JP2008099981A - 洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で、衣類乾燥時に発生する結露水の貯水部における水位を確実に検出できる水位センサを構成する。
【解決手段】洗濯対象の布類を収容して洗濯、乾燥を行うための洗濯槽３と、湿った空気を除湿する除湿装置６と、布類の乾燥を行う際の洗濯槽内の湿った空気を除湿装置に送る送風装置１２と、除湿装置で発生した結露水を貯める貯水部２３と、貯水部から排水する排水装置２４と、貯水部の水位を検知する水位センサとを備え、水位センサの検知出力に応じて、除湿装置の運転および排水装置の運転の少なくとも一方を制御する。水位センサは、貯水部内に配置された一対の水位検知電極４０ａ、４０ｂと、帰還回路に一対の水位検知電極が挿入された発振回路４３とを備え、水位検知電極間の電気抵抗に応じて帰還電流が変化することによる発振回路の発振周波数の変化に基づき、水位検知電極間の水の有無を検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、洗濯および脱水機能とともに、洗濯物を乾燥させる機能も備えた洗濯乾燥機に関するものである。

従来、この種の洗濯乾燥機の洗濯工程後の衣類の乾燥工程では、衣類から出た水蒸気を含む乾燥用空気を蒸発器に当てて、除湿し、その空気を凝縮器を通して加熱し、乾燥空気として回転ドラムに循環させて乾燥を行うようにしている。

図７は、特許文献１に記載の洗濯乾燥機の概略断面図である。この洗濯乾燥機では、衣類１を収容する回転ドラム２が、洗濯槽３中に回転自在に支持されている。回転ドラム２の回転軸４は、モータ５に接続されている。洗濯槽３の下部には、ヒートポンプサイクルを有し、乾燥時に洗濯槽３からの湿った空気が導かれて湿気を取り除く作用を行う除湿装置６が設けられている。

ヒートポンプサイクルは、圧縮機７と、吸熱する蒸発器８と、発熱する凝縮器９と、キャピラリチューブ１０から構成されている。蒸発器８と、凝縮器９と洗濯槽３の間の空気は、風路１１を介して送風装置１２により循環移動させられる。蒸発器８は、内部を通る冷媒を蒸発させることにより、空気から冷媒に熱を吸い込ませる作用をする。一方凝縮器９は、逆に冷媒から空気に熱を与える作用をする。

モータ５には第１の駆動回路１３が接続され、圧縮機７には第２の駆動回路１４が接続されている。第１の駆動回路１３には、倍電圧形の第１の整流回路１５により約２５０Ｖの直流電圧が供給され、第２の駆動回路１４には、倍電圧形の第２の整流回路１６により２３０Ｖの直流電圧が供給される。第１の整流回路１５と第２の整流回路１６に交流電源を供給する電源プラグ１７は、電源高調波と端子雑音を抑える構成となっている。

給水部１８は、水道管１９および、開閉により水道管１９からの水を入れたり止めたりする給水弁２０により構成され、給水部１８から水が洗濯槽３に供給され、洗濯槽３内で衣類１の洗濯および脱水も行う構成となっている。排水弁２１は、洗濯槽３の下部に設けられていて、閉状態では洗濯槽３内に水を蓄えて洗濯や濯ぎが行われ、開状態になった場合には、洗濯槽３内の水が、排水管２２に排出されるようになっている。

衣類乾燥時に、洗濯槽３内の湿った空気が、低温になっている蒸発器８に送られ、そこで冷やされて結露水を発生し、その結露水は除湿装置６の底部に設けた貯水部２３に滴下し溜まっていく。貯水部２３に溜まった結露水を排水するために、排水ポンプ２４が設けられている。排水ポンプ２４はギアポンプと呼ばれる構造を有し、直流１２ボルトで動作する小型の電動機２５と、電動機２５により回転される第１の歯車２６と、第１の歯車２６と嵌合すると共に第１の歯車２６とは逆向きに回転する第２の歯車２７と、第１の歯車２６と第２の歯車２７を取り囲むケース２８とから構成され、その入り口側にはフィルタ２９が設けられている。排水ポンプ２４により、貯水部２３から結露水が吸い上げられて、オーバーフロー皿３０に流し出される。オーバーフロー皿３０に放出された結露水は、改めてオーバーフロー管３１を経て排水管２２に合流するようになっている。

貯水部２３には、溜まった結露水の水位を検知する水位センサ３２が設けられている。水位センサ３２は、自己発熱特性を持つサーミスタ３３を有している。サーミスタ３３からの信号が所定範囲である場合に、除湿装置６の動作を停止するように制御される。従って、それ以降の結露水の水位の上昇が起こることがないので、水位の過剰な上昇による、洗濯乾燥機内部の構成部品への水による二次的な故障、誤動作、さらに洗濯乾燥機外への水溢れなどを確実に防止することができる。

また、水位センサ３２からの信号により圧縮機７を停止する代わりに、例えば除湿装置６の運転を継続しながら、排水ポンプ２４などを駆動して、水はけの良い状態にして再度水位センサ３２からの信号の状態を監視する場合もある。

なお、水の有無を検知する手段としては、従来、電極を２つ設けてその間の電気抵抗値を計測し、低い場合には電極間に水があるものと判断する構成も知られている。しかし、特に洗濯乾燥機においては、除湿装置６から出てくる水は蒸留水と同等の電気抵抗が高いものとなっていることもあり、正確に水の有／無を判断することは難しいものとなる。

これに対して、上記従来例の構成によれば、自己発熱特性を持ったサーミスタ３３を用いていることから、洗濯槽３から溢れてくる洗濯水も含めて検知すべき水の電気抵抗値に関係なく正確に水の有／無を判定することができる。
特開２００６−２６２９２４号公報

上記従来例の構成においては、自己発熱特性を持ったサーミスタ３３は、絶縁層で覆われるとともに、さらに両端が開口した樹脂製のパイプで構成した防風体の中に収納されている。除湿装置６内では、送風装置１２により空気が循環移動するので、貯水部２３の水位が低くサーミスタ３３が空中にある場合に、サーミスタ３３に空気の流れが当たらないようにするためである。

サーミスタ３３による水の検知は、サーミスタ３３が空気中にある状態と水中に没した状態の間の温度の差に基づいている。従って、サーミスタ３３が空気中にある状態では、サーミスタ３３に当たる空気の流れを弱め、サーミスタ３３が自己発熱したときの熱の逃げが小さくすることが望ましい。防風体を設けることにより、水位がサーミスタ３３の位置まで上昇した時点では、水位がそれより低い場合と比較して、サーミスタ３３からの熱の逃げ方の差をより大きくすることができ、ノイズなどによる水位の誤検知に対してのマージンをより大きくとることが可能となる。

しかし、以上のようにサーミスタを用いた水位センサは、回路部品のコストが高く、洗濯乾燥機に用いるには、実用上不利であった。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、安価な構成で、衣類乾燥時に発生する結露水の貯水部における水位を確実に検出できる水位センサを有する、信頼性の高い洗濯乾燥機を提供することを目的とする。

本発明の洗濯乾燥機は、洗濯対象の布類を収容して洗濯、乾燥を行うための洗濯槽と、湿った空気を除湿する除湿装置と、前記布類の乾燥を行う際の前記洗濯槽内の湿った空気を前記除湿装置に送る送風装置と、前記除湿装置で発生した結露水を貯める貯水部と、前記貯水部から排水する排水装置と、前記貯水部の水位を検知する水位センサとを備え、前記水位センサの検知出力に応じて、前記除湿装置の運転および前記排水装置の運転の少なくとも一方を制御するように構成される。上記課題を解決するために、前記水位センサは、前記貯水部内に配置された一対の水位検知電極と、帰還回路に前記一対の水位検知電極が挿入された発振回路とを備え、前記水位検知電極間の電気抵抗に応じて帰還電流が変化することによる前記発振回路の発振周波数の変化に基づき、前記水位検知電極間の水の有無を検知する。

本発明によれば、一対の水位検知電極を設けた簡単で安価な構造により、循環空気の影響を受けることなく、また電極間の電気抵抗値の変化を発振周波数の変化に変換して検出することにより、精度よく水の有無を検知することができる。

本発明の洗濯乾燥機において、前記水位センサの前記発振回路が二次側に接続された絶縁トランスを備え、前記絶縁トランスの一次側には、電力供給用交流電圧が印加されるとともに、前記電力供給用交流電圧に重畳される前記発振回路の発振信号の周波数の変化を検知するための水検知回路が接続され、前記電力供給用交流電圧の周波数と前記発振回路の発振周波数とは異なる周波数に設定され、前記水検知回路は、前記絶縁トランスの一次側の発振信号をフィルター回路を介して取り出し、前記発振回路の発振周波数の変化を検出する構成とすることが好ましい。それにより、貯水部内に配置される水位検知電極と電源側とを絶縁して、安価に安全性を向上させることができる。

また、前記一対の水位検知電極間に所定値の負荷抵抗が接続された構成とすることが好ましい。それにより、検知範囲が十分に広くなり、精度のよい検知が可能となる。

前記負荷抵抗の抵抗値は、結露水の電気抵抗と同等以上に設定されていることが好ましい。

前記水位検知電極と前記発振回路とを接続するコネクタは、前記水位検知電極毎に設けた各々２本のピンにより構成され、前記水位検知電極側は前記２本のピンが各々前記水位検知電極に接続され、前記発振回路側は各々一方のピンが前記発振回路に接続され、他方のピンは前記一方のピンとは電気的に分離されるとともに、前記他方のピンどうしが前記負荷抵抗により接続されている構成とすることが好ましい。この構成によれば、コネクタの差し忘れや、リード線の断線を検知可能である。

また、一方が前記洗濯槽内に配置され、他方が前記洗濯槽から前記送風装置に入る風路内の入口近傍に配置された一対の泡検知電極と、前記泡検知電極間の電気抵抗値の変化を検出する泡検知回路とを備え、前記絶縁トランスの二次側に前記泡検知電極が接続され、前記絶縁トランスの一次側に前記泡検知回路が接続された構成とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態における洗濯乾燥機の概略断面図を、図１に示す。図１の洗濯乾燥機と図７に示した従来例の洗濯乾燥機との基本的な相違点は、水位センサの構成である。図７に示した従来例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。

本実施の形態における水位センサは、貯水部２３内に配置された一対の水位検知電極４０ａ、４０ｂを有する。水位検知電極４０ａ、４０ｂは、図１には図示しないが、図２に示すセンサ回路に接続されている。

なお、図１には、泡センサを構成する泡検知電極４１ａ、４１ｂも示されている。泡センサは、洗濯中に洗濯槽３から洗濯液が溢れ、それが風路１１に漏れた状態を検出するために用いられる。そのため、一方の泡検知電極４１ａは洗濯槽２内に配置され、他方の泡検知電極４１ｂは洗濯槽２から風路１１に入る入口近傍の風路１１内に配置されている。泡検知電極４１ａ、４１ｂは、水位検知電極４０ａ、４０ｂと同様、図２に示すセンサ回路に接続されている。

図２に示すように、センサ回路は絶縁トランス４２を備え、その二次側には、発振回路４３と泡検知回路４４が接続されている。絶縁トランス４２の一次側には、電力供給端子４５からキャパシタＣ１を介して電力供給用交流電圧が印加され、また、ローパスフィルタ４６を介して水検知回路４７が接続され、さらに、泡検知出力回路４８が接続されている。発振回路４３と電力供給端子４５の間に絶縁トランス４２が介在させるのは、貯水部２３内に配置される水位検知電極４０ａ、４０ｂと電源側とを絶縁して、安価に安全性を向上させるためである。但し、絶縁トランス４２を用いることは、本発明の水位センサの構成にとって必須ではない。

発振回路４３は、発振動作を行うための演算増幅器４９と、演算増幅器４９に基準電圧を供給するための演算増幅器５０を有する。絶縁トランス４２により供給される電圧が、ダイオードＤ３を介して抵抗Ｒ９とＲ１０の直列回路に印加され、抵抗Ｒ９とＲ１０の間の電圧が演算増幅器５０の非反転入力端子に入力されて、演算増幅器５０により供給される基準電圧を決定する。演算増幅器４９には、増幅度を決定するための抵抗Ｒ６、Ｒ７、および帰還用の抵抗Ｒ８、Ｒ１１、およびキャパシタＣ３が接続されている。抵抗Ｒ８の両端には、水位検知電極４０ａ、４０ｂがそれぞれ接続されている。

貯水部２３内の水位の上昇により水位検知電極４０ａ、４０ｂが水に浸かると、水位検知電極４０ａ、４０ｂ間の電気抵抗が変化する。それにより発振回路４３の帰還電流が変化して、発振周波数が変化する。従って、発振周波数の変化に基づき、水位検知電極４０ａ、４０ｂ間の水の有無を検知することができる。

発振回路４３の出力信号を絶縁トランス４２の二次側に伝達するため、一次側コイルに並列にダイオードＤ３とトランジスタＱ１の直列回路が接続され、演算増幅器４９の出力は、トランジスタＱ１のベースに入力される。また、ノイズ吸収用のキャパシタＣ２が接続されている。

泡検知回路４４は、トランジスタＱ３、抵抗Ｒ１２、Ｒ１３、およびキャパシタＣ７を含み、泡検知電極４１ａ、４１ｂがそれぞれ、トランジスタＱ３のコレクタおよびベースに接続されている。トランジスタＱ３は絶縁トランス４２の一次側に接続されている。

ローパスフィルタ４６は、抵抗Ｒ２、Ｒ３、およびキャパシタＣ４により構成され、その出力は、水検知回路４７を構成するトランジスタＱ２に供給される。ダイオードＤ２は、トランジスタＱ２のベースに逆バイアスがかかることを防止するために設けられている。トランジスタＱ２の出力信号は、抵抗Ｒ１とキャパシタＣ５により決まる時定数により擬似三角波に形成され、ダイオードＤ１およびキャパシタＣ６によりピーク検波されて、水検知出力端子５１から出力される。

泡検知出力回路４８は、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ５およびキャパシタＣ８により構成され、泡検知出力端子５２から直流電圧を出力する。

上記構成において、電力供給端子４５から供給される電力供給用交流電圧の周波数と、発振回路４３の発振周波数は、互いに相違するように設定されている。従って、絶縁トランス４２の一次側の抵抗Ｒ２の一方の端子５３には、図３（ａ）に示されるような信号が発生する。すなわち、高周波の電力供給用交流電圧５４に、発振回路４３からの低周波の発振信号５５が重畳された波形である。この出力波形から、ローパスフィルタ４６により電力供給用交流電圧５４の高周波成分が除去されて、水検知回路４７に入力される。水検知回路４７により、図３（ｂ）に示す擬似三角波が形成され、ピーク検波されて、水検知出力端子５１からは、水位検知電極４０ａ、４０ｂ間の電気抵抗により変化する発振回路４３の発振周波数に応じた水検知出力信号が出力される。

上記構成の水位センサによる検知特性を、図４に示す。横軸は水位検知電極４０ａ、４０ｂ間の抵抗値、縦軸は、発振回路４３の発振周波数に対応する水検知電圧を示す。また、横軸に、水道水、蒸留水、純粋、および水なしの場合に対応する抵抗値を示す。除湿装置６から出てくる水は蒸留水と同等の電気抵抗が高いものとなっている。しかし、この検知特性の曲線から明らかなように、蒸留水と水なしの場合との間では水検知電圧に十分な差異を生じ、従って、正確に水の有／無を検知することができることが判る。

参考のため、泡検知出力回路４８による検知特性を図５に示す。横軸は泡検知電極４１ａ、４１ｂ間の抵抗値、縦軸は、泡検知回路４４から出力される泡検知電圧を示す。図の左側領域の泡なしの場合と図の右側領域の泡ありの場合との間に、泡検知電圧に十分な差異を生じ、従って、正確に泡の有／無を検知することができる。洗濯槽２内に発生する泡は電気抵抗が十分に低いためである。この泡検知出力回路４８による検知特性に対して、水位センサによる検知特性は、実用上同等の特性を有することが判る。

以上のとおり、本実施の形態の水位センサによれば、サーミスタを用いた水位センサのように循環空気の影響を受けることなく、正確に水の有／無を検知することができるので、簡素な構成とすることができる。また、除湿水には水位検知電極４０ａ、４０ｂから直流電圧ではなく交流電圧が印加されるので、電気分解による電極の腐食を回避することができる。

また、水位検知電極４０ａ、４０ｂ間に負荷抵抗Ｒ８を接続することにより、検知範囲を広くして検知精度を向上させることができる。すなわち、抵抗Ｒ８により、図４に示す検知特性の曲線の勾配が大きくなり、水検知電圧の変化範囲が広がるからである。なお、抵抗Ｒ８の抵抗値が、結露水の電気抵抗と同程度に設定されていると、不純物の少ない除湿水、すなわち結露水を確実に検知できる。

なお、抵抗Ｒ１３は、水位検知電極４０ａ、４０ｂ間の電気抵抗が０Ωになっても水検知出力が０Ｖにならないようにするために挿入されている。これは、水位検知電極４０ａ、４０ｂ間がオープン異常となり、水検知出力が０Ｖとなった場合と区別するためである。

以下に、水位検知電極４０ａ、４０ｂと発振回路４３の接続部分の具体的な構造について、図６を参照して説明する。水位検知電極４０ａ、４０ｂはそれぞれ、コネクタ５６ａ、５６ｂを介して発振回路４３に接続されている。コネクタ５６ａは、互いに電気的に分離された２本のピン５７、５８により構成され、コネクタ５６ｂは、互いに電気的に分離された２本のピン５９、６０により構成されている。

水位検知電極４０ａ、４０ｂはそれぞれ、２本のピン５７、５８、および２本のピン５９、６０と接続可能なように、２本に分岐した接続部を有する。コネクタ５６ａのピン５７、およびコネクタ５６ｂのピン５９は発振回路４３に接続されている。一方、コネクタ５６ａのピン５８と、コネクタ５６ｂのピン６０は、抵抗Ｒ８により互いに接続されている。

水位検知電極４０ａ、４０ｂの接続部をこのように構成することにより、コネクタの差し忘れや、コネクタ５６ａ、５６ｂから発振回路４３に至るリード線の断線を検知でき、安全性を向上することができる。

なお、上記実施の形態においては、回転ドラム２の回転軸４が水平に配された構造の場合を示したが、水平の回転軸４に限定されるものではない。例えば一般に縦形と呼ばれるような垂直軸で脱水時に回転する回転ドラムを有するものや、回転軸４を水平に対して、２０〜３０度程度傾斜して設け、回転ドラム２内への衣類の出し入れが行いやすいようにした構造の場合にも、本発明を適用可能である。さらに回転ドラム２内に、例えばパルセータなどの他の機構部品などの構成要素をさらに付加して洗濯時に効果的な洗濯ができるような構成にしたものであっても、本発明を適用可能である。

本発明は、安価な構成で、衣類乾燥時に発生する結露水の貯水部における水位を確実に検出可能とするものであり、除湿機能を有する家庭用、業務用の洗濯乾燥機に有用である。

本発明の一実施の形態における洗濯乾燥機の概略断面図 同洗濯乾燥機の水位センサの構成を示す回路図 同水位センサの動作を説明する波形図 同水位センサの検知特性を示すグラフ 図１および図２に示した泡センサの検知特性を示すグラフ 図１の洗濯乾燥機における水位センサを構成する水位検知電極の平面図 従来例の洗濯乾燥機の概略断面図

符号の説明

１ 衣類
２ 回転ドラム
３ 洗濯槽
４ 回転軸
５ モータ
６ 除湿装置
７ 圧縮機
８ 蒸発器
９ 凝縮器
１０ キャピラリチューブ
１１ 風路
１２ 送風装置
２１ 排水弁
２２ 排水管
２３ 貯水部
２４ 排水ポンプ
３０ オーバーフロー皿
３１ オーバーフロー管
３２ 水位センサ
３３ サーミスタ
４０ａ、４０ｂ 水位検知電極
４１ａ、４１ｂ 泡検知電極
４２ 絶縁トランス
４３ 発振回路
４４ 泡検知回路
４５ 電力供給端子
４６ ローパスフィルタ
４７ 水検知回路
４８ 泡検知出力回路
４９、５０ 演算増幅器
５１ 水検知出力端子
５２ 泡検知出力端子
５３ 端子
５４ 電力供給用交流電圧
５５ 発振信号
５６ａ、５６ｂ コネクタ
５７、５８、５９、６０ ピン

Claims (6)

1. 洗濯対象の布類を収容して洗濯、乾燥を行うための洗濯槽と、
   湿った空気を除湿する除湿装置と、
   前記布類の乾燥を行う際の前記洗濯槽内の湿った空気を前記除湿装置に送る送風装置と、
   前記除湿装置で発生した結露水を貯める貯水部と、
   前記貯水部から排水する排水装置と、
   前記貯水部の水位を検知する水位センサとを備え、
   前記水位センサの検知出力に応じて、前記除湿装置の運転および前記排水装置の運転の少なくとも一方を制御するように構成された洗濯乾燥機において、
   前記水位センサは、前記貯水部内に配置された一対の水位検知電極と、帰還回路に前記一対の水位検知電極が挿入された発振回路とを備え、
   前記水位検知電極間の電気抵抗に応じて帰還電流が変化することによる前記発振回路の発振周波数の変化に基づき、前記水位検知電極間の水の有無を検知することを特徴とする洗濯乾燥機。
2. 前記水位センサの前記発振回路が二次側に接続された絶縁トランスを備え、
   前記絶縁トランスの一次側には、電力供給用交流電圧が印加されるとともに、前記電力供給用交流電圧に重畳される前記発振回路の発振信号の周波数の変化を検知するための水検知回路が接続され、
   前記電力供給用交流電圧の周波数と前記発振回路の発振周波数とは異なる周波数に設定され、
   前記水検知回路は、前記絶縁トランスの一次側の発振信号をフィルター回路を介して取り出し、前記発振回路の発振周波数の変化を検出する請求項１に記載の洗濯乾燥機。
3. 前記一対の水位検知電極間に所定値の負荷抵抗が接続されている請求項１に記載の洗濯乾燥機。
4. 前記負荷抵抗の抵抗値が、結露水の電気抵抗と同等以上に設定されている請求項３に記載の洗濯乾燥機。
5. 前記水位検知電極と前記発振回路とを接続するコネクタは、前記水位検知電極毎に設けた各々２本のピンにより構成され、前記水位検知電極側は前記２本のピンが各々前記水位検知電極に接続され、前記発振回路側は各々一方のピンが前記発振回路に接続され、他方のピンは前記一方のピンとは電気的に分離されるとともに、前記他方のピンどうしが前記負荷抵抗により接続されている請求項３に記載の洗濯乾燥機。
6. 一方が前記洗濯槽内に配置され、他方が前記洗濯槽から前記送風装置に入る風路内の入口近傍に配置された一対の泡検知電極と、前記泡検知電極間の電気抵抗値の変化を検出する泡検知回路とを備え、
   前記絶縁トランスの二次側に前記泡検知電極が接続され、前記絶縁トランスの一次側に前記泡検知回路が接続された請求項２に記載の洗濯乾燥機。

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