JPS5812040B2 - すすぎ検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、洗濯機のすすぎ水の汚れ度を効果的に検知す
ることのできるすすぎ検知装置に関する。

洗濯機の自動動作化が進められている昨今、すすぎ水の
汚れ度を検知するととは節水等の諸問題に対して重要な
課題である。

上記汚れ度を測定する装置としては、２組の発光受光素
子対を用い、一方の発光受光素子対で基準となる試料の
光透過度を測定し、他方の発光受光素子対で測定に供す
る試料の光透過度を測定する所謂ダブルビーム方式によ
るものがある。

しかしながらこの種の装置では基準用の試料を必要とす
る上、受光信号の複雑な演算処理を要する為に装置が大
型化し、高価なものとなった。

これが為に洗濯機の自動化に適用するには問題があり、
現状では予め定められた時間に基づいて上記自動化を行
っている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、簡易な構成にして洗濯すすぎ水の汚れ度
を効果的に検知することができ、洗濯機の自動化に効果
を奏すると共に、また節水等の諸問題を解消できるすす
ぎ検知装置を実現し、提供することにある。

以下、図面を参照して本発明装置の一実施例を説明する
。

第１図は基本構成図で、図中１，２は第１及び第２の発
光素子としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略記す
る）で、これらのＬＥＤｌ、２には、それぞれ第１及び
第２の受光素子としてのフォトトランジスタ（以下、Ｐ
ＴＲと略記する）３．４が対向設置されている。

上記ＬＥＤ１とＰＴＲ３とによって第１の発光受光素子
対、ＬＥＤ２とＰＴＲ４とによって第２の発光受光素子
対をなしている。

これらのＬＥＤｌ、２、及びＰＴＲ３，４はそれぞれ基
台５，６に穿かれた透孔に挿入して固定されてい仝。

これらの基台５，６の発光面及び受光面にはそれぞれ透
明板７，８が固定され、ＬＥＤｌ、２及びＰＴＲ３，４
の取り付は側とその光路側とを水密に隔離している。

また図中９は第１の発光受光素子対側の光路に介在され
た光導波器で、ＬＥＤｌの発光した光を減衰することな
く導びくものである。

尚、実際には若干の光量減衰が必ず伴うが、第１及び第
２の発光受光素子対の光路となる測定に供される試料、
即ちすすぎ水の透過率（減衰量）に比して十分率さいも
のとすることによって上記光量減衰を零と看做すことが
できる。

また前記両基台５，６間には洗濯すすぎ水が循環し、汚
れ度の検知に供されるようになっている。

かくして第１の発光受光素子対（ＬＥＤ１．ＰＴＲ３）
によるすすぎ水中の光路長は光導波器９の端面から透明
板８迄の距離ＬＡとなる。

また第２の発光受光素子対（ＬＥＤ２゜ＰＴＲ４）によ
るすすぎ水中の光路長は透明板７．８間の距離ＬＢとな
る。

このように距離ＬＡをＬＢに比して十分短かくしたこと
による作用・効果については後述する。

第２図は第１図に示す基本構成を洗濯機の洗濯槽内に組
み込むようにした実施態様を示すもので、図中１１は洗
濯槽壁面を示している。

この壁面１１に穿かれた透孔に挿通して本装置が取り付
けられる。

即ち、前記したようにＬＥＤ及びＰＴＲを取り付けた側
の電気回路部は洗濯槽内部とは水密に隔離されて取り付
けられている。

この取り付は手段については、例えばＯリングを用いる
等、周知のことであり、ここではその説明は省略する。

第２図において図中１２は基台で、その両端部に２つづ
つ穿かれた透孔には前記した第１図に示す関係でＬＥＤ
１，２とＰＴＲ３，４とがそれぞれ取り付けである。

これらのＬＥＤ１，２、及びＰＴＲ３，４取り付は面、
つまり発光面と受光面には、例えばアクリル材からなる
光導波器１３゜１４．１５，１６がそれぞれ水密に固定
されている。

前記ＬＥＤ１の発光面に固定される光導波器１３は、Ｌ
字形状をなし、その折曲部外側部を４５°に切欠加工し
である。

そして、Ｌ字形状にされて腕部１３ａはＰＴＲ３の受光
面に固定された光導波器１５に対向配置されている。

またＬＥＤ２、及びＰＴＲ４の発光、受光面にそれぞれ
固着された光導波器１４，１６（第２図中では光導波器
１３，１５の裏側に位置する）も同様にして対向配置さ
れている。

これらの光導波器１４，１５゜１６は、それずれその端
部の対向面とは反対側を４１切欠加工したものである。

そして、これらの光導波器１３，１４，１５，１６は、
前記各固着面、及び光導波器間の対向面を除いてその外
囲をアルミメッキ等によってコーティングされている。

かくして前記４５°に切欠した各面はそれぞれ光の反射
面として作用し、図中一点鎖線で示すような光路を形成
する。

これらの洗濯槽内部に突出した光路（光導波器１３，１
４，１５，１６を含む）は同洗濯槽に注入されるすすぎ
水に浸漬する。

かくしてすすぎ水中の光路長ＬＡ、ＬＢは第１図に示す
ものと同じく設定される。

さて、このような光路を備えた本装置の電気回路部は、
例えば第３図に示す如く構成されるものである。

第３図においてＬＥＤ１，２、及びＰＴＲ３，４には第
１図、及び第２図と同一符番を付して示しである。

ＬＥＤ１，２はアノードを電源＋■に接続し、カソード
をトランジスタ２１，２２に接続して、同トランジスタ
２１，２２により発光駆動されるようになっている。

尚２３，２４は上記トランジスタ２１，２２のエミッタ
抵抗である。

これらのトランジスタ２１，２２はそれぞれベース抵抗
２５，２６を介して誤差増幅器２７により駆動されるも
のである。

この増幅器２７は一方の入力端子に電源＋Ｖを抵抗２８
，２９によって分圧した基準電圧を入力抵抗３０を介し
て入力している。

またダーリントン接続構成なるＰＴＲ３はコレクタを電
源＋Ｖに接続し、エミッタをトリム抵抗３１を介して接
地している。

そして、このトリム抵抗３１に生起される電圧、即ちＰ
ＴＲ３の受光により流れる受光電流に相当した電圧値が
入力抵抗３２を介して前記誤差増幅器２７の他方の入力
端一に入力されるようになっている。

即ち、ＬＥＤ１とＰＴＲ３によるフォトカップラ一部は
誤差増幅器２７の帰還回路をなしている。

一方、前記トランジスタ２２によって駆動されるＬＥＤ
２の発光する光はダーリントン構成のＰＴＲ４によって
受光されている。

このＰＴＲ４はコレクタを電源＋Ｖに接続し、エミッタ
をトリム抵抗３３を介して接地している。

そして、このトリム抵抗３３の両端から測光信号（検知
信号）を出力するようになっている。

つまり、ＰＴＲ４はＬＥＤ２からの受光量に応じた電流
をトリム抵抗３３に流す。

従って抵抗３３の両端には上記受光量に対応した電圧が
生起され、同電圧が検知信号として出力される。

尚、ＬＥＤ１，２から発せられる光は、前記第２図に示
す光路によって互いにアイソレートされている。

このように構成された装置は次のように作用し、種々格
別の絶大なる利点・効果を発揮する。

先ず測定基準となる第１の発光受光素子対、及び測定に
供される第２の発光受光素子対は、双方共に洗濯すすぎ
水中に光路を設けている。

従って各光路における前記光導波器１３，１４，１５，
１６の発光・受光面はそれぞれ同一条件のもとで洗濯す
すぎ水中に浸漬される。

故に上記発光・受光面での洗濯すすぎ水による汚れの度
合が等しく、これによる測定への影響は相殺される。

従って従来のダブルビーム方式のように測定に供する側
の光路だけが汚れによって光路特性の変化を受けると言
う不合理が解消される。

次に測定に用いる光を単色光とし、洗濯すすぎ水の第２
の発光受光素子対光路長ＬＢにおける洗濯すすぎ水の透
過率をＴＳとすると、第１の発光受光素子対光路ＬＡに
おける洗濯すすぎ水の透過率ＴＲはランバートベールの
法則により次のように示される。

ＴＲ＝１０ この式に示されるように測定基準用としての洗濯すすぎ
水の透過率の影響を小さくする為には上記ＬＡとＬＢと
の比を適宜選定すればよいことが判る。

例えばＬＡ／ＬＢ＝１／１０とした場合、透過率が１０
０％Ｔ〜１０％Ｔ迄変化する間においては＋４％〜−０
％の測定誤差範囲内で理論的に測定することができる。

また上記比を更に大きくすることによりその誤差範囲を
＋１％以内にすることも可能である。

即ち、本装置にあっては、第２の発光受光素子対による
洗濯すすぎ水の測定透過率が１０％Ｔ程度の変動を示し
ても、第１の発光受光素子対による測定透過率は略８０
％Ｔ程度に安定している。

そこで、この８０％Ｔ程度の安定した測定値を基準値、
つまり１００％Ｔの透過率と着像して同基準値に対する
第２の発光受光素子対による相対的に測定透過率を求め
ることにより極めて効果的な洗濯すすぎ水の汚れ度を測
定検知することができる。

このような透過率の補償、及び前述した発光面・受光面
での汚れによる特性変化の補償は第３図に示す回路によ
り効果的に行われている。

先に説明したように第１の発光受光素子対、つまりＬＥ
ＤｌとＰＴＲ３による光回路は増幅器２７の帰還回路を
構成している。

従って、光導波器１３，１４，１５，１６の発光・受光
面が汚れて受光量が減少した場合、誤差増幅器２７の作
用によってＬＥＤｌ、２の発光量が増加される。

故に上記発光受光面の汚れに起因する洗濯すすぎ水中光
路への発光強度の低下は、上記ＬＥＤ１．２の発光量の
増大によって相殺され、上記各光路には常に一定レベル
の光が入射されることになる。

一方、ＰＴＲ３，４の各エミッタにはそれぞれトリム抵
抗３１，３３が接続され、その検出レベルが可変設定さ
れるようになっている。

従って例えば洗濯すすぎ水として、未だすすぎに供しな
い水を注入したときにおける各トリム抵抗３１．３４の
可変設定により、その検出レベルを１００％Ｔとなるよ
うにしておけば、以後に検出されるレベルは上記設定レ
ベルにそれぞれ対応したものとなる。

そして前記したようにＰＴＲ３による受光量が一定とな
るようにＬＥＤｌ、２の発光量制御が行われる。

従って、トリム抵抗３３の両端には基準値を１００％Ｔ
とした洗濯すすぎ水の汚れ度、つまり透過率が測定検出
されることになる。

本発明者らの実験によれば、ＬＡを５．５ｍｍ、ＬＳを
５０ｍｍとして測定したところ次表のような結果を得、
その誤差が高々＋４．２％であることが確認された。

また上記の如くＬＥＤｌ、２の駆動回路によれば、ＬＥ
Ｄｌ、２、ＰＴＲ３，４の経年的特性劣化に対しても、
長期間に亘る発光量の一定制御が行われる為にその悪影
響を招くことがない。

しかも第１図または第２図に示す如き構造によればＬＥ
Ｄｌ、２が、またＰＴＲ３，４が共に近接させて配置さ
れている構造である為、その動作環境が略等しく、従っ
て特性変化の差異もさほど生じない。

故に長期間に亘る安定した動作を期待することができる
。

また上記した測定光路（ＬＡ、ＬＢ）を洗濯槽内に設け
ることによって洗濯すすぎ水のにごり度を簡易に測定で
きる為に、洗濯槽における無駄なすすぎ動作を未然に防
ぎ、節水等の効果をはかり、洗濯機の自動化に非常に有
用である。

以上詳述したように、本発明装置は、洗濯槽内のすすぎ
水中に上記すすぎ水を光路の一部として用いてそれぞれ
光学的に対向して設けられた第１の発光受光素子対およ
び上記第１の発光受光素子対のすすぎ水先路長より長い
すすぎ水先路長に設定された第２の発光受光素子対と、
上記第１の発光受光素子対を構成する受光素子の出力を
常に一定に保持すべく上記第１の発光受光素子対を構成
する発光素子の発光量を制御するとともに上記発光素子
の発光量に比例させて前記第２の発光受光素子対を構成
する発光素子の発光量を制御する手段と、前記第２の発
光受光素子対の受光素子出力を前記すすぎ水の汚れ度信
号として出力する手段とを備えたものである。

したがって、上記第１の発光受光素子対および上記制御
手段を上述した関係に設けたことによって、実際に汚れ
度の検知に直接用いられる第２の発光受光素子対におけ
る発光受光面の水垢等による汚れ、温度による特性変化
および素子の劣化による特性変化等を実際に即して自動
的に補償した状態で汚れ度を検知できることになるので
長期に亘って正確な検知を行なわせることができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば第１の発光受光素子対による受光量あ基準値とし
ての利用の手段は種々変形して実施することができる。

またすすぎ水中の光路長の割合は少くとも１／３以下に
設定すれば洗濯すすぎ水の汚れ度検出として十分なる効
果を奏することも本発明者らの実験により確認された。

しかしながら、上記光路長比を１／３にした場合、略１
０％の誤差が生じ、１１５の場合には略８％の誤差を伴
うことを考慮する必要がある。

また光導波器としてはオプチカルファイバ等を用いても
よく、光源、受光器についても種々のものを用いること
ができる。

要するに本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の基本構成図、第２図は本発明の一
実施例を示す概略構成図、第３図は同実施例装置の電気
回路構成図である。 １．２・・・発光器（ＬＥＤ）、３，４・・・受光器（
ＰＴＲ）、５，６，１２・・・基台、９，１３゜１４．
１５，１６・・・光導波器、２１，２２・・・駆動トラ
ンジスタ、２７・・・誤差増幅器、３１，３３・・・ト
リム抵抗（補正用）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 洗濯槽内のすすぎ水中に上記すすぎ水を光路の一部
   として用いてそれぞれ光学的に対向して設けられた第１
   の発光受光素子対および上記第１の発光受光素子対のす
   すぎ水元路長より長いすすぎ水元路長に設定された第２
   の発光受光素子対と、上記第１の発光受光素子対を構成
   する受光素子の出力を常に一定に保持すべく上記第１の
   発光受光素子対を構成する発光素子の発光量を制御する
   とともに上記発光素子の発光量に比例させて前記第２の
   発光受光素子対を構成する発光素子の発光量を制御する
   手段と、前記第２の発光受光素子対の受光素子出力を前
   記すすぎ水の汚れ度信号として出力する手段とを具備し
   てなることを特徴とするすすぎ検知装置。