(57)【要約】【課題】検知したい水位で、精度良く検知する水位検知装置を提供する。【解決手段】貯水容器１と、貯水容器１側面に設けられ外方に向けて凸となる透光性材料からなる導水溝部３と、導水溝部３へ向けて発光する発光素子１９と、発光素子１９と対向し発光素子１９からの光を受光する受光素子２０とを備え、導水溝部３は、発光素子１９と受光素子２０との間に突出するとともに、導水溝部３の表面は、発光素子１９と受光素子２０とを結ぶ光軸に対して傾斜しているので、非接触で、ばらつき無く精度良く水位を検知する水位検知装置を得ることができるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水容器と、前記貯水容器側面に設けられ外方に向けて凸となる透光性材料からなる導水溝部と、前記導水溝部へ向けて発光する発光素子と、前記発光素子と対向し前記発光素子からの光を受光する受光素子とを備え、前記導水溝部は、前記発光素子と前記受光素子との間に突出するとともに、前記導水溝部の表面は、前記発光素子と前記受光素子とを結ぶ光軸に対して傾斜したことを特徴とする水位検知装置。
【請求項２】
前記発光素子と前記受光素子とを、前記導水溝部の異なる高さにそれぞれ複数個設けたことを特徴とする請求項１に記載の水位検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗濯機等に用いる貯水容器内の水位を検知する水位検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の水位検知装置は、例えば、フロート（浮き）を使って水位検知を行なう特許文献１や、電極を使って水位検知を行なう特許文献２のような技術が提案されている。
【０００３】
図３、図４は従来の水位検知装置の構成を示すものである。
【０００４】
図３は、フロート（浮き）を用いたフロートスイッチ方式による水位検知構成の断面図であり、貯水容器４１の給水ノズル４２から供給された水は、貯水容器４１内に貯留して行くのと同時に、導水管４３の水位も上昇して行く、この水位に応じて導水管４３内に収められ、浮力を持ったフロート４４が浮き上がり、水位が高水位に達するとフロート４４上部に設置している突き上げピン４５を持ち上げることにより、水有無検知スイッチ４６の接点を導通させ、貯水容器４１内の水位が高水位であることを水有無検知処理回路４７が判断する。
【０００５】
図４は、水の有無による導電率の変化を知らしめる２本一対の金属板から成る電極センサを用いる水位検知構成の断面図であり、給水ノズル５２から貯水容器５１に水が供給されると、その水位に応じて貯水容器５１内に設置された低水位検知電極センサ５７、中水位検知電極センサ５８、満水検知電極センサ５９の３個の電極センサからの出力信号をそれぞれに得て、水有無検知処理回路５５により、貯水容器５１内の水位を検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０６４０７４号公報
【特許文献２】特開平８−２９２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図３のような前記従来の構成では、貯水容器内の１カ所の水位を検知するだけであり、貯水容器内の適正な水位を検知することはできないという課題や、フロートが貯水容器内の汚れや、混入したゴミによって動かなくなったりするという課題があった。
【０００８】
また、図４のような前記従来の構成では、低水位から高水位に至る複数の位置での水位検知が可能となるが、貯水容器内に給水される水の水質硬度による導電率の差異と、給水される水温、更には貯水容器外の雰囲気温度により、センサから得られる出力信号に大きなばらつきが生じ、精度良く水位を検知するためには、それらを補正し補填する回路を別途設けなければならないという課題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、非接触にて、貯水容器内に貯水した水の水位を、ゴミなどの異物の影響や、水硬度の影響を受けずに、ばらつき無く精度良く水位を検知できる水位検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の水位検知装置は、貯水容器と、前記貯水容器側面に設けられ外方に向けて凸となる透光性材料からなる導水溝部と、前記導水溝部へ向けて発光する発光素子と、前記発光素子と対向し前記発光素子からの光を受光する受光素子とを備え、前記導水溝部は、前記発光素子と前記受光素子との間に突出するとともに、前記導水溝部の表面は、前記発光素子と前記受光素子とを結ぶ光軸に対して傾斜したことを特徴とするものである。
【００１１】
これによって、貯水容器内に貯水した水の水位を、非接触にて、検知したい位置で、ばらつき無く精度良く検知することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の水位検知装置は、発光素子と受光素子から構成される光半導体を採用することにより、非接触にて、貯水容器内に貯水した水の水位を、検知したい位置で精度良く検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における水位検知装置の分解斜視図
【図２】同水位検知装置の要部横断面図
【図３】従来のフロートスイッチによる水位検知装置の断面図
【図４】従来の電極センサによる水位検知装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、貯水容器と、前記貯水容器側面に設けられ外方に向けて凸となる透光性材料からなる導水溝部と、前記導水溝部へ向けて発光する発光素子と、前記発光素子と対向し前記発光素子からの光を受光する受光素子とを備え、前記導水溝部は、前記発光素子と前記受光素子との間に突出するとともに、前記導水溝部の表面は、前記発光素子と前記受光素子とを結ぶ光軸に対して傾斜したことにより、非接触にて、検知したい位置で、ばらつき無く精度良く水位検知することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の発光素子と受光素子とを、前記導水溝部の異なる高さにそれぞれ複数個設けたことにより、他段階の水位検知ができるようになり、検知したい位置で水位を精度良く検知することができる。
【００１６】
以下、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。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における水位検知装置の分解斜視図、図２は、同水位検知装置の要部横断面図を示すものである。
【００１８】
図１、図２において、光の透過度がＪＩＳ  Ｋ７３６１に基づく全光線透過率が８０％以上となる透明度の高い合成樹脂材料によって成型された貯水容器１の上部開口部には、開口部を覆うように貯水容器蓋１７が配設され、側面には貯水容器１内に水を供給する水供給ノズル２、供給された水を所定の必要部位へ送水するための送水ノズル２１、あるいは、貯水容器１内の空気や溢水した水を抜くための空気抜き兼水溢れノズル１１が形成されている。
【００１９】
また、一方の側面には導水溝部３が形成されており、導水溝部３は外方に向かって凸となった略Ｖ字状で、導水溝部３を構成する発光側壁２３、受光側壁２４は、互いに左右対称で等しい傾斜角を有している。導水溝部３は、貯水容器１と一体樹脂形成されており、
従って、導水溝部３は透明度の高い合成樹脂材料から構成されている。
【００２０】
貯水容器１内の水位を検知するために、略Ｖ字状の導水溝部３の外方から、所定の位置に、隙間を持って導水溝部３を挟持するように、発光素子１９と受光素子２０が対向し略コ字状に一体化したデバイスであるフォトカプラ１８からなる水位検知手段が配設されている。
【００２１】
このように、導水溝部３は、発光素子１９と受光素子２０との間に突出し、導水溝部３の表面を構成する発光側壁２３、受光側壁２４は、発光素子１９と受光素子２０とを結ぶ光軸に対して等しい傾斜角を有している。
【００２２】
このフォトカプラ１８は、フォトカプラ実装基板１６に設けられている。なお、フォトカプラ実装基板１６には、低水位を検知するための低水位検知フォトカプラ１３、中水位を検知するための中水位検知フォトカプラ１４、満水位を検知するための満水位検知フォトカプラ１５の３個のフォトカプラ１８が、導水溝部３に対して高さ位置を変えて設けられている。
【００２３】
フォトカプラ１８は、光を点滅させて発光する発光素子１９と、この発光素子１９と略Ｖ字状の導水溝部３を挟んで対向する位置に、導水溝部３を通過してきた発光素子１９の光を受光し、発光素子１９から受けた光の強さに基づく光信号を出力する受光素子２０を有している。
【００２４】
なお、発光素子１９は、例えば発光ダイオードから成り、波長９４０ｎｍ前後の近赤外線を発し、受光素子２０は、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタなどから成り、発光素子１９から発光された光は導水溝部３を通過して対と成る受光素子２０に入射し、この受光素子２０から出力された信号は、制御手段３０の水有無検知処理回路２２により、水無し時の出力信号は例えばＬｏｗレベル、水有り時の出力信号をＨｉｇｈレベルになるように設定している。
【００２５】
以上のように構成された水位検知装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２６】
外方に向かって凸となった略Ｖ字状の導水溝部３を、隙間を持って挟持するように略コ字状のフォトカプラ１８が配設されているために、導水溝部３の左右対称である発光側壁２３、受光側壁２４の両方の壁は、ほぼ水平に設置され、対向する発光素子１９と受光素子２０を結ぶ光軸に対して、共に図２に示すように水平面上で角度αにて斜めに傾斜している。
【００２７】
そこで次に説明するように、光が屈折率の違う物質に斜めに入射するとき、その境界面で光路が折れ曲がって進む光学特性を利用することにより、水位検知を精度良く行う。
【００２８】
図２に示すように、貯水容器１内に水が無ければ、発光素子１９から発せられた光は、導水溝部３の発光側壁２３に対して斜めから入射して、４か所の境界面で光路の屈折を繰り返した後、受光素子２０に到達する（実線Ａ）。
【００２９】
そして、受光素子２０に光が入力することにより受光素子２０の出力信号はＬｏｗレベルとなり、この信号を水有無検知処理回路２２に入力して、制御手段３０は貯水容器１内に水が入って無いと判断する。
【００３０】
水供給ノズル２からの給水が始まり、貯水容器１内の水位が上昇し、導水溝部３の低水位位置に配置された低水位検知フォトカプラ１３まで水位が上昇すると、発光素子１９か
ら発せられた光は、空気層から発光側壁２３へ至る境界面で屈折した後、発光側壁２３から水中へ至る境界面を通過するが、発光側壁２３と水との屈折率は同程度にしてあるので、発光側壁２３から水中へ至る境界面では光はほとんど屈折せず、入射した光はほとんど屈折せずに水中をそのまま直進する。
【００３１】
その後、水中を直進した光は、水中から受光側壁２４へ至る境界面を通過するが、受光側壁２４と水との屈折率は同程度なので、水中から受光側壁２４へ至る境界面では光はほとんど屈折せず、入射した光はほとんど屈折せずに受光側壁２４中をそのまま直進する。
【００３２】
その後、受光側壁２４中を直進した光は、受光側壁２４から空気層へ至る境界面を通過するが、受光側壁２４と空気層とは屈折率が異なるので、受光側壁２４から空気層へ至る境界面で光は屈折することになり、発光素子１９からの光は受光素子２０に到達しないことになる（破線Ｂ）。
【００３３】
よって、貯水容器１内に水が存在すると、受光素子２０からの出力信号はＨｉレベルとなり、この信号を水有無検知処理回路２２に入力して、制御手段３０は貯水容器１内の所定の水位より低水位に水が有ると判断する。この水有り無しの検知は、中水位位置、満水位位置においても同様に行われる。つまり、検知したい位置において非接触で確精度良く水位を検知することができ、満水位と判断されると、水供給ノズル２からの給水が停止される。
【００３４】
以上のように、貯水容器側面に設けられ外方に向けて凸となる透光性材料からなる導水溝部へ向けて発光する発光素子と、発光素子と対向し発光素子からの光を受光する受光素子とを有し、導水溝部が発光素子と受光素子との間に突出するとともに、導水溝部の表面が発光素子と受光素子とを結ぶ光軸に対して傾斜するようにしたことで、非接触で、ばらつき無く精度良く水位を検知できる。
【００３５】
また、フォトカプラを、導水溝部の異なる設置高さに複数個設けたことにより、他段階での水位検知が可能となり、検知したい位置で水位を精度良く検知することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかる水位検知装置は、非接触で、光半導体を利用したフォトカプラを複数設けることにより、検知したい位置で水位を正確に検知することができるので、貯水容器を有する他の電化機器等の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１  貯水容器
２  水供給ノズル
３  導水溝部
１８  フォトカプラ
１９  発光素子
２０  受光素子
２２  水有無検知処理回路
２３  発光側壁
２４  受光側壁
３０  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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