(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水受け槽と、前記水受け槽内への水の給水を制御する給水弁と、前記水受け槽の底部と排水ホース間に設けられ前記前記水受け槽内の水の排水を制御する排水弁と、前記水受け槽の所定の高さに設けられ溢れた水が前記排水ホースに流れるように構成された水の溢れ防止口と、前記水受け槽内の水位を検知し水位に応じた電圧を出力する半導体圧力センサと、前記半導体圧力センサの出力電圧を入力し前記給水弁および排水弁等を制御することで洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を制御するマイクロコンピュータを有する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程の中で排水終了後または脱水終了後の前記半導体圧力センサの出力電圧をゼロ圧力時のオフセット電圧として入力し、前記すすぎ行程において前記給水弁を駆動し水を給水しながらすすぐ注水すすぎ時の前記半導体圧力センサの出力電圧が所定電圧以上で、かつ変化がない場合の前記半導体圧力センサの出力電圧を定格圧時の出力スパン電圧として入力し、前記ゼロ圧力時のオフセット電圧と定格圧時の出力スパン電圧とから、水位と半導体圧力センサの出力電圧との特性を補正し、前記補正した特性に基づき水位を決定する前記半導体圧力センサの出力電圧を算出するようにした洗濯機の水位検知装置。
【請求項２】
不揮発性メモリを備え、半導体圧力センサの出力電圧のデータを記憶するようにした請求項１記載の洗濯機の水位検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体圧力センサを利用した洗濯機の水位検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、洗濯機の水位検知装置は、図５に示すように、ダイヤフラム５１上のフェライト５２などの磁性体がコイル５３の中を上下動することによるインダクタンス変化を発振周波数変化に変え、マイクロコンピュータに入力し、水位を検知していた。
【０００３】
この水位検知装置は、ダイヤフラム５１、コイル５３、スプリング５４およびスプリングのばね定数を調整する調整ねじ（図示せず）など複数の機構部品より構成されており、圧力と発振周波数の精度を出すためには必ず調整ねじによりスプリングの調整が必要であった。そのため、コスト高となっていたし、また形状的にも大きく洗濯機への実装にもスペースを取る必要があった。
【０００４】
近年、半導体圧力センサの進歩により、洗濯機に必要な水柱５００ｍｍ程度の微圧領域まで検知が可能となってきている。この半導体圧力センサの動作原理としては、図６に示すように、圧力導入口６１から矢印方向に圧力が印加されると、台座６２上に固定したシリコン６３に形成された抵抗成分に、破線で示したように歪が発生して抵抗値が変化する。この抵抗変化を図７に示すような回路構成により電圧変化に変換するものである。図７において、定電流源７１は、抵抗ブリッジ回路７２に一定電流を供給する。電圧変換回路部７３は抵抗ブリッジ回路７２の抵抗変化を電圧に変換する。
【０００５】
外形は、一般的に図８に示すように、プリント基板に実装されるように端子ピン８１を設け、圧力導入口６１を外形ケース８２と一体構成している。そして、図７に示した回路を回路部８３内に実装されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような半導体圧力センサは、図９に示すように、零圧時の出力電圧変動（オフセット電圧変動）や、図１０に示すように、一定圧に対するセンサ感度の変動（出力スパン電圧変動）があり、このため半導体圧力センサの圧力と出力電圧はオフセット電圧変動と出力スパン電圧変動の影響を受け、図１１に示すようなものとなっている。
【０００７】
図９に基づき水位を検知する電圧値を、たとえば、洗濯機の高水位で４Ｖとすれば、その圧力は、図９で示すようにＰ１からＰ２までとなり、水位の検知精度のばらつきが発生するという問題がある。
【０００８】
また、半導体圧力センサの経年変化によるオフセット電圧変動や、一定圧時の出力電圧変動があり、各初期値が一定のままであれば、洗濯機を使用する都度水位が変動する。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するもので、半導体圧力センサのオフセット電圧変動や出力スパン電圧変動、経年変化、温度変動特性の影響を軽減し、水位検知精度を向上することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、水受け槽と、水受け槽内への水の給水を制御する給水弁と、水受け槽の底部と排水ホース間に設けられ前記水受け槽内の水の排水を制御する排水弁と、水受け槽の所定の高さに設けられ溢れた水が排水ホースに流れるように構成された水の溢れ防止口と、水受け槽内の水位を検知し水位に応じた電圧を出力する半導体圧力センサと、半導体圧力センサの出力電圧を入力し給水弁および排水弁等を制御することで洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を制御するマイクロコンピュータを有する制御装置を備え、制御装置は、洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程の中で排水終了後または脱水終了後の半導体圧力センサの出力電圧をゼロ圧力時のオフセット電圧として入力し、すすぎ行程において前記給水弁を駆動し水を給水しながらすすぐ注水すすぎ時の半導体圧力センサの出力電圧が所定電圧以上で、かつ変化がない場合の半導体圧力センサの出力電圧を定格圧時の出力スパン電圧として入力し、ゼロ圧力時のオフセット電圧と定格圧時の出力スパン電圧とから、水位と半導体圧力センサの出力電圧との特性を補正し、補正した特性に基づき水位を決定する半導体圧力センサの出力電圧を算出するようにしたものである。
【００１１】
これにより、半導体圧力センサのオフセット電圧変動や出力スパン電圧変動、経年変化、温度変動特性の影響を軽減し、水位検知精度を向上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、水受け槽と、前記水受け槽内への水の給水を制御する給水弁と、前記水受け槽の底部と排水ホース間に設けられ前記前記水受け槽内の水の排水を制御する排水弁と、前記水受け槽の所定の高さに設けられ溢れた水が前記排水ホースに流れるように構成された水の溢れ防止口と、前記水受け槽内の水位を検知し水位に応じた電圧を出力する半導体圧力センサと、前記半導体圧力センサの出力電圧を入力し前記給水弁および排水弁等を制御することで洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を制御するマイクロコンピュータを有する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程の中で排水終了後または脱水終了後の前記半導体圧力センサの出力電圧をゼロ圧力時のオフセット電圧として入力し、前記すすぎ行程において前記給水弁を駆動し水を給水しながらすすぐ注水すすぎ時の前記半導体圧力センサの出力電圧が所定電圧以上で、かつ変化がない場合の前記半導体圧力センサの出力電圧を定格圧時の出力スパン電圧として入力し、前記ゼロ圧力時のオフセット電圧と定格圧時の出力スパン電圧とから、水位と半導体圧力センサの出力電圧との特性を補正し、前記補正した特性に基づき水位を決定する前記半導体圧力センサの出力電圧を算出するようにしたものであり、排水終了後または脱水終了後の半導体圧力センサの出力電圧（ゼロ圧力時のオフセット電圧）と、注水すすぎ時の半導体圧力センサの出力電圧（定格圧時の出力スパン電圧）から、水位と半導体圧力センサの出力電圧との特性を補正し、補正した特性に基づき水位を決定する半導体圧力センサの出力電圧を算出することで、温度変動特性の影響を軽減することができ、半導体圧力センサのばらつき、経年変化による特性変化があっても、水位検知精度を向上することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、不揮発性メモリを備え、半導体圧力センサの出力電圧のデータを記憶するようにしたものであり、不揮発性メモリに半導体圧力センサのゼロ圧力時のオフセット電圧および定格圧力時の出力スパン電圧等の電圧データを記憶し、マイクロコンピュータを有する制御装置の電源がなくなっても、つぎの洗濯時にはこの不揮発性メモリから再度データを制御装置に読み込み、半導体圧力センサの特性を算出することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施例１）
まず、洗濯機について説明すると、図２に示すように、水受け槽（槽）１は、一定の高さに水の溢れ防止口２を設けており、注水すすぎが行われるときに溢れる水を排水ホース３に流すように構成している。エアートラップ４は、水受け槽１の水位をエアホース５により、洗濯機のマイクロコンピュータなどの電子部品が搭載されたプリント基板６に実装された半導体圧力センサ７に圧力を伝達されるように構成している。
【００１６】
水受け槽１の外底部にモータ８と機構部９を設け、機構部９は洗い時にはモータ８の回転をパルセータ１０に伝達し、脱水時には回転槽１１に伝達するようになっている。なお、１２は給水弁、１３は排水弁である。
【００１７】
水位検知装置は、図１に示すように構成しており、半導体圧力センサ７は、水受け槽１内の水位を検知し、水位に応じた電圧を出力するように圧力導入口にエアホース５を接続している。ＡＤ変換器１４は半導体圧力センサ７の出力電圧であるアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換し、マイクロコンピュータ１５に入力している。一般的には、このＡＤ変換器１４はマイクロコンピュータ１５に内蔵されている。
【００１８】
マイクロコンピュータ１５は、ソフトウェア構成に基づいて、駆動回路１６を介してモータ８、給水弁１２、排水弁１３を駆動制御し、洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を逐次制御する運転制御手段として機能するとともに、排水終了後または脱水終了後の半導体圧力センサ７の出力電圧を入力し、このデータに基づき水位検知電圧を算出するようにしている。
【００１９】
スイッチ入力回路１７は、コース切り替えスイッチやスタートスイッチを備えている。制御装置１８は、半導体圧力センサ７、マイクロコンピュータ１５、駆動回路１６、スイッチ入力回路１７で構成しており、制御装置１８と不揮発性メモリ１９をプリント基板６上に実装し、図２に示すように洗濯機のパネル部に内蔵している。
【００２０】
上記構成において図３を参照しながらマイクロコンピュータ１５の動作を説明する。
【００２１】
図３は、水受け槽１に水がないとき、すなわち半導体圧力センサ７の圧力ゼロ時のデータを検知するときの動作を示しており、ステップ３０で動作を開始し、ステップ３１で所定水位まで給水弁１２を駆動して水受け槽１に水を給水する。所定水位になったことを半導体圧力センサ７の出力電圧により検知し、ステップ３２で所定時間撹拌した後、ステップ３３で排水弁１３を駆動させて排水する。
【００２２】
つぎに、排水が終了したかを検知するために、ステップ３４で半導体圧力センサ７の出力電圧を読み取り、ステップ３５で、この出力電圧がゼロ圧時近傍の値（図９では電圧Ｖ１）以下であるか否かを判定する。出力電圧が電圧Ｖ１以下であれば、ステップ３６で、出力電圧の変化を読み取り、変化がなければ、ステップ３７で排水終了とする。
【００２３】
ステップ３８でこのときの出力電圧を半導体圧力センサ７のゼロ圧力時のオフセット電圧とし、ステップ３９で脱水行程に入る。
【００２４】
このようにして読み取った出力電圧が図９のａであれば、マイクロコンピュータ１５は、当初、直線９０により決定した中水位の検知電圧Ｖ３を直線９ａ上のＶ３ａに補正する。同様に、高水位、低水位などの検知電圧も補正する。また、オフセット電圧がｂのときには、直線９ｂ上で検知電圧を補正し、次回の洗濯時の水位検知電圧のしきい値とする。
【００２５】
このように、洗濯時には必ず行う排水動作を利用して、このときの半導体圧力センサ７の出力電圧を読み取ることにより、半導体圧力センサ７のゼロ圧力時のオフセット電圧を正確に検知できるため、半導体圧力センサ７のばらつき、経年変化による特性変化があっても、水位の検知精度を向上することができる。
【００２６】
なお、本実施例では、排水終了後の半導体圧力センサ７の出力電圧に基づき水位検知電圧を補正しているが、脱水終了後の半導体圧力センサ７の出力電圧に基づき水位検知電圧を補正してもよい。
【００２７】
（実施例２）
図１におけるマイクロコンピュータ１５は、注水すすぎをしたときの半導体圧力センサ７の出力電圧を入力し、このデータに基づき水位検知電圧を算出するようにしている。他の構成は上記実施例１と同じである。
【００２８】
上記構成において図４を参照しながら動作を説明する。図４は、注水すすぎコースが設定されて注水すすぎをし、水受け槽１に一定圧力が加わったとき、すなわち半導体圧力センサ７の一定圧時のデータを検知するときの動作を示している。
【００２９】
まず、ステップ４１でスイッチ入力回路１７により注水すすぎが設定され、ステップ４２でスタートし、ステップ４３で洗いが所定時間行われ、排水、中間脱水終了後、ステップ４４で注水すすぎが行われる。このとき、給水弁１２はすすぎの期間にわたって駆動される。水受け槽１の一定高さに設けた水の溢れ防止口２まで水位が到達すれば、水は溢れ防止口２より排水される。したがって、水受け槽１の水位は、この溢れ防止口２以上の高さまでにはならない。
【００３０】
このときの半導体圧力センサ７の出力電圧を読み取り、半導体圧力センサ７の一定圧力時の出力電圧とする。すなわち、ステップ４５で半導体圧力センサ７の出力電圧を読みとり、ステップ４６で注水すすぎにより水受け槽１内の水位が水の溢れ防止口２に達しているかを検出するために、半導体圧力センサ７の一定圧力時の出力電圧Ｖ１（たとえば、図１０の高水位の圧力時の電圧Ｖ１）以上かを確認し、次にステップ４７で出力電圧の変化を読み取り、変化がなければ、溢れ防止口２まで水位があると判定する。ステップ４８でこのときの出力電圧が半導体圧力センサ７の一定圧力時の出力スパン電圧とする。
【００３１】
なお、この出力電圧をさらに正確に読み取るために、モータ８を一定時間、休止し、そのときの出力電圧を読み取ってもよい。
【００３２】
このようにして読み取った半導体圧力センサ７の出力電圧が図１０のαであれば、マイクロコンピュータ１５は、当初、直線１００により決定した中水位の検知電圧値Ｖ３を直線１０α上のＶ３αに補正する。同様に、高水位、低水位などの検知電圧も補正する。また、出力スパン電圧値がβのときには、直線１０β上で検知電圧を補正し、次回の洗濯運転時の水位検知電圧のしきい値とする。
【００３３】
このように本実施例によれば、注水すすぎ時の半導体圧力センサ７の出力電圧を読み取ることにより、一定圧力時の出力スパン電圧を正確に検知できるため、半導体圧力センサ７のばらつき、経年変化による特性変化があっても、水位検知精度を向上することができる。
【００３４】
（実施例３）
図１におけるマイクロコンピュータ１５は、排水終了後または脱水終了後の半導体圧力センサ７の出力電圧と、注水すすぎ時の半導体圧力センサ７の出力電圧とから、半導体圧力センサ７の圧力と出力電圧との特性を算出し、水位を決定するようにしている。他の構成は上記実施例１または２と同じである。
【００３５】
上記構成において動作を説明すると、排水終了後または脱水終了後の半導体圧力センサ７の出力電圧、すなわちゼロ圧力時のオフセット電圧と、注水すすぎ時の出力電圧、すなわち一定圧力が印加されたときの出力スパン電圧により、図１１に示すように、半導体圧力センサ７の圧力と出力電圧の特性をマイクロコンピュータ１５により補正し、水位を決定する出力電圧を検出する。このことにより、さらに正確な水位を検知することができる。
【００３６】
たとえば、出力オフセット電圧がａで出力スパン電圧がαのときには、図１１の直線１１ａとなり、中水位の検知電圧はＶＩとなる。
【００３７】
（実施例４）
図１における不揮発性メモリ１９は、排水終了後または脱水終了後の半導体圧力センサ７のゼロ圧力時のオフセット電圧と、注水すすぎ時、すなわち一定圧力が印加されたときの出力スパン電圧を記憶するようにしている。他の構成は上記実施例１〜３と同じである。
【００３８】
上記構成において動作を説明すると、不揮発性メモリ１９に半導体圧力センサ７のオフセット電圧と定格圧力時の電圧データを記憶することで、マイクロコンピュータ１５の電源がなくなっても、つぎの洗濯時には過去行ってきた洗濯時の半導体圧力センサ７のデータを確保でき、正確な水位を検知することができる。
【００３９】
なお、上記各実施例では、水受け槽１内に洗濯兼脱水槽を回転自在に設けた脱水兼用洗濯機について説明したが、固定した洗濯槽を有する二槽式洗濯機または水平方向に設けた回転軸により回転するドラムを有するドラム式洗濯機についても同様に構成することができ、同様の作用効果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、水受け槽と、前記水受け槽内への水の給水を制御する給水弁と、前記水受け槽の底部と排水ホース間に設けられ前記前記水受け槽内の水の排水を制御する排水弁と、前記水受け槽の所定の高さに設けられ溢れた水が前記排水ホースに流れるように構成された水の溢れ防止口と、前記水受け槽内の水位を検知し水位に応じた電圧を出力する半導体圧力センサと、前記半導体圧力センサの出力電圧を入力し前記給水弁および排水弁等を制御することで洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程を制御するマイクロコンピュータを有する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記洗い、すすぎ、脱水などの一連の行程の中で排水終了後または脱水終了後の前記半導体圧力センサの出力電圧をゼロ圧力時のオフセット電圧として入力し、前記すすぎ行程において前記給水弁を駆動し水を給水しながらすすぐ注水すすぎ時の前記半導体圧力センサの出力電圧が所定電圧以上で、かつ変化がない場合の前記半導体圧力センサの出力電圧を定格圧時の出力スパン電圧として入力し、前記ゼロ圧力時のオフセット電圧と定格圧時の出力スパン電圧とから、水位と半導体圧力センサの出力電圧との特性を補正し、前記補正した特性に基づき水位を決定する前記半導体圧力センサの出力電圧を算出するようにしたから、排水終了後または脱水終了後の半導体圧力センサの出力電圧（ゼロ圧力時のオフセット電圧）と、注水すすぎ時の半導体圧力センサの出力電圧（定格圧時の出力スパン電圧）から、水位と半導体圧力センサの出力電圧との特性を補正し、補正した特性に基づき水位を決定する半導体圧力センサの出力電圧を算出することで、温度変動特性の影響を軽減することができ、半導体圧力センサのばらつき、経年変化による特性変化があっても、水位検知精度を向上することができる。
【００４１】
また、請求項２に記載の発明によれば、不揮発性メモリを備え、半導体圧力センサの出力電圧のデータを記憶するようにしたから、不揮発性メモリに半導体圧力センサのゼロ圧力時のオフセット電圧および定格圧力時の出力スパン電圧等の電圧データを記憶し、マイクロコンピュータを有する制御装置の電源がなくなっても、つぎの洗濯時には過去行ってきた洗濯時の半導体圧力センサのデータを確保でき、正確な水位検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例の洗濯機の水位検知装置のブロック図
【図２】  同水位検知装置を備えた洗濯機の断面図
【図３】  同洗濯機の水位検知装置の半導体圧力センサの出力電圧を検知するフローチャート
【図４】  本発明の第２の実施例の洗濯機の水位検知装置の半導体圧力センサの一定圧力印加時の出力電圧を検知するフローチャート
【図５】  従来の洗濯機の水位検知装置の一部切欠した断面図
【図６】  洗濯機の水位検知装置に用いる半導体圧力センサの構造を示す断面図
【図７】  同半導体圧力センサに内蔵されるブロック回路図
【図８】  同半導体圧力センサの斜視図
【図９】  同半導体圧力センサのゼロ圧力時のオフセット電圧の変動を示す特性図
【図１０】  同半導体圧力センサの一定圧力時の出力電圧の変動を示す特性図
【図１１】  同半導体圧力センサのオフセット電圧変動と、出力スパン電圧変動を組み合わせたときの特性図
【符号の説明】
１  水受け槽（槽）
７  半導体圧力センサ
１５  マイクロコンピュータ
１８  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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