JP2007143630A - Vibration sensor, unbalance sensor and washing machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筐体内に振動発生源となる可動体が設置された装置における可動体の稼働時に発生する振動を効果的に検出する振動検出装置に関するものである。また、振動検出装置が検出した振動とその振動に伴って発生する音とからアンバランス状態を検出するアンバランス検出装置に関するものである。さらに、アンバランス状態を効果的に判断する洗濯機に関するものである。 The present invention relates to a vibration detection apparatus that effectively detects vibration generated when a movable body is operated in an apparatus in which a movable body serving as a vibration generation source is installed in a housing. The present invention also relates to an unbalance detection device that detects an unbalance state from vibrations detected by the vibration detection device and sounds generated along with the vibrations. Furthermore, the present invention relates to a washing machine that effectively determines an unbalanced state.
従来、振動発生源となる洗濯槽が設置された洗濯機の稼働中に発生する振動及び騒音を小さく制御するようにした洗濯機が種々提案されている。そのようなものとして、「許容値をこえる外槽の共振時の振幅と定常回転時の振幅をそれぞれ検出するアンバランス検出装置と加速度検出装置を備えて、アンバランス検出装置と加速度検出装置の出力信号に基づいて、可変速型モータ及びドラム等の回転を制御して、布片寄り量が大きく脱水起動が困難なときには、布片寄りを修正し、脱水定常時には、布片寄り量の大きさに応じて定常脱水回転数の上限を下げて脱水運転するドラム式洗濯機」が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, various washing machines have been proposed in which vibration and noise generated during operation of a washing machine in which a washing tub serving as a vibration generation source is installed are controlled to be small. As such, it is provided with an unbalance detection device and an acceleration detection device for detecting the amplitude at the time of resonance of the outer tub exceeding the allowable value and the amplitude at the time of steady rotation, respectively, and outputs of the unbalance detection device and the acceleration detection device. Based on the signal, the rotation of the variable speed motor, drum, etc. is controlled to correct the cloth slippage when the amount of cloth slippage is large and difficult to start dewatering. Accordingly, there has been proposed a “drum-type washing machine that performs a dehydrating operation by lowering the upper limit of the steady dewatering speed” (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のドラム式洗濯機は、脱水時に、振幅検出手段及び振動検出手段の出力信号に基づいて洗濯物の片寄り(アンバランス状態)による再脱水の回数を減らして振動伝達力及び騒音を低減させるようになっている。しかしながら、洗濯機の運転に支障がないような振動が発生しても、振幅検出手段及び振動検出装置で検出し、アンバランス状態を直して再度脱水を行うようになっている。
The drum-type washing machine described in
すなわち、アンバランス状態の発生、運転の停止、アンバランス状態の直し、運転の再開というサイクルをアンバランスが発生する都度繰り返すことになり、一回の洗濯が終了するまでの時間を多く費やしてしまうという問題があった。なお、洗濯機を使用するユーザは、アンバランス状態によって発生する振動よりも、アンバランス状態によって発生する音から不快感になる場合が多い。 In other words, the cycle of occurrence of an unbalanced state, suspension of operation, restoration of the unbalanced state, and resumption of operation is repeated every time an unbalance occurs, and a lot of time is spent until one washing is completed. There was a problem. In addition, the user who uses the washing machine often feels uncomfortable from the sound generated by the unbalanced state rather than the vibration generated by the unbalanced state.
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、筐体内に振動発生源となる可動体が設置された装置における可動体の稼働時に発生する振動を効果的に検出する振動検出装置を提供するものである。また、振動検出装置が検出した振動とその振動に伴って発生する音とからアンバランス状態を検出するアンバランス検出装置を提供するものである。さらに、アンバランス状態を的確に判断する洗濯機に関するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and effectively detects vibrations generated when a movable body is operated in a device in which the movable body serving as a vibration generation source is installed in the casing. A detection device is provided. Moreover, the unbalance detection apparatus which detects an unbalance state from the vibration which the vibration detection apparatus detected, and the sound which generate | occur | produces with the vibration is provided. Furthermore, the present invention relates to a washing machine that accurately determines an unbalanced state.
本発明に係る振動検出装置は、振動発生源となる可動体で発生する振動を電圧信号に変換し出力する圧電素子と、圧電素子に取り付けられ、圧電素子に加わる振動を増幅させるための分銅とを備えたことを特徴とする。 A vibration detection device according to the present invention includes a piezoelectric element that converts a vibration generated by a movable body that is a vibration generation source into a voltage signal and outputs the voltage signal, and a weight that is attached to the piezoelectric element and amplifies the vibration applied to the piezoelectric element. It is provided with.
また、本発明に係るアンバランス検出装置は、振動発生源となる可動体で発生する振動を電圧信号に変換し出力する圧電素子と、圧電素子に取り付けられ、圧電素子に加わる振動を増幅させるための分銅とからなる振動検出装置と、可動体で発生する音を検出する音検出装置と、振動検出装置及び音検出装置からの情報に基づいて可動体の状態を判断する制御手段とを備えたことを特徴とする。 In addition, the unbalance detection device according to the present invention converts a vibration generated by a movable body as a vibration generation source into a voltage signal and outputs the voltage signal, and is attached to the piezoelectric element to amplify the vibration applied to the piezoelectric element. A vibration detection device made of a weight of the above, a sound detection device for detecting sound generated by the movable body, and a control means for judging the state of the movable body based on information from the vibration detection device and the sound detection device. It is characterized by that.
さらに、本発明に係る洗濯機は、洗濯物を収容し、モータで駆動される洗濯槽と、モータの回転力を洗濯槽に伝達させる回転軸と、該回転軸の回転動作を補助する回転球とを備えた転動体ユニット部と、転動体ユニット部で発生する振動を電圧信号に変換し出力する圧電素子と、圧電素子に取り付けられ、圧電素子に加わる振動を増幅させるための分銅とからなる振動検出装置と、転動体ユニット部で発生する音を検出する音検出装置と、振動検出装置及び音検出装置からの情報により洗濯槽の状態を判断し、その結果に基づいてモータの回転を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。 The washing machine according to the present invention further includes a washing tub that accommodates laundry and is driven by a motor, a rotating shaft that transmits the rotational force of the motor to the washing tub, and a rotating ball that assists the rotating operation of the rotating shaft. And a piezoelectric element that converts the vibration generated in the rolling element unit into a voltage signal and outputs the voltage signal, and a weight that is attached to the piezoelectric element and amplifies the vibration applied to the piezoelectric element. The state of the washing tub is determined from the vibration detection device, the sound detection device that detects the sound generated in the rolling element unit, and the information from the vibration detection device and the sound detection device, and the rotation of the motor is controlled based on the result. And a control means for performing the above.
本発明に係る振動検出装置は、振動発生源となる可動体で発生する振動を電圧信号に変換し出力する圧電素子と、圧電素子に取り付けられ、圧電素子に加わる振動を増幅させるための分銅とを備えたので、発生する振動の大小に関わらずに、振動を効率良く検出することが可能となる。 A vibration detection device according to the present invention includes a piezoelectric element that converts a vibration generated by a movable body that is a vibration generation source into a voltage signal and outputs the voltage signal, and a weight that is attached to the piezoelectric element and amplifies the vibration applied to the piezoelectric element. Therefore, vibration can be detected efficiently regardless of the magnitude of the generated vibration.
また、本発明に係るアンバランス検出装置は、振動発生源となる可動体で発生する振動を電圧信号に変換し出力する圧電素子と、圧電素子に取り付けられ、圧電素子に加わる振動を増幅させるための分銅とからなる振動検出装置と、可動体で発生する音を検出する音検出装置と、振動検出装置及び音検出装置からの情報に基づいて可動体の状態を判断する制御手段とを備えたので、アンバランス状態の判断を適格に行うことができる。 In addition, the unbalance detection device according to the present invention converts a vibration generated by a movable body as a vibration generation source into a voltage signal and outputs the voltage signal, and is attached to the piezoelectric element to amplify the vibration applied to the piezoelectric element. A vibration detection device made of a weight of the above, a sound detection device for detecting sound generated by the movable body, and a control means for judging the state of the movable body based on information from the vibration detection device and the sound detection device. Therefore, it is possible to appropriately judge the unbalanced state.
さらに、本発明に係る洗濯機は、洗濯物を収容し、モータで駆動される洗濯槽と、モータの回転力を洗濯槽に伝達させる回転軸と、該回転軸の回転動作を補助する回転球とを備えた転動体ユニット部と、転動体ユニット部で発生する振動を電圧信号に変換し出力する圧電素子と、圧電素子に取り付けられ、圧電素子に加わる振動を増幅させるための分銅とからなる振動検出装置と、転動体ユニット部で発生する音を検出する音検出装置と、振動検出装置及び音検出装置からの情報により洗濯槽の状態を判断し、その結果に基づいてモータの回転を制御する制御手段とを備えたので、洗濯槽内のアンバランス状態を確実に判断できるとともに、洗濯時間を短縮することが可能となる。 The washing machine according to the present invention further includes a washing tub that accommodates laundry and is driven by a motor, a rotating shaft that transmits the rotational force of the motor to the washing tub, and a rotating ball that assists the rotating operation of the rotating shaft. And a piezoelectric element that converts the vibration generated in the rolling element unit into a voltage signal and outputs the voltage signal, and a weight that is attached to the piezoelectric element and amplifies the vibration applied to the piezoelectric element. The state of the washing tub is determined from the vibration detection device, the sound detection device that detects the sound generated in the rolling element unit, and the information from the vibration detection device and the sound detection device, and the rotation of the motor is controlled based on the result. Since the control means is provided, the unbalanced state in the washing tub can be reliably determined and the washing time can be shortened.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る洗濯機100の概略構成を示す縦断面図である。この実施の形態1では、洗濯機100がドラム式洗濯機(洗濯槽傾斜配置型の洗濯機)である場合を例に説明するものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a
図1に示すように、実施の形態1に係る洗濯機100は、筐体10内に傾斜配置した外槽12と、外槽12を下方より弾性保持するダンパ13と、筐体10の前面15に設置してなる扉16と、外槽12と前面15の扉16とを連結するための支持ラバー体17と、外槽12を静態支持するための吊りバネ18と、外槽12を駆動するためのモータ14と、モータ14の駆動力を外槽12に伝達する転動体ユニット部20と、外槽12で発生する振動を検出する振動検出装置30と、外槽12で発生した音を検出する透過音検出装置40(音検出装置)とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
外槽12は、内部に衣類等の洗濯物を収納する洗濯槽11を備えている。洗濯槽11は、その洗濯物を洗う洗い槽及び洗濯物を脱水する脱水槽としての役目を果たすものである。ダンパ13は、外槽12を下方から弾性保持できるものであればよく、特に種類を限定するものではない。また、洗濯機100には、図示省略のヒータやヒートポンプ等の主要部品が設けられている。このヒータやヒートポンプは、洗濯やすすぎで使用する水を温水にしたり、乾燥空気を暖めたりするためのものである。
The outer tub 12 includes a
さらに、洗濯機100は、モータ14の運転を制御するための図示省略の制御手段を備えている。つまり、制御手段は、後に詳述する振動検出装置30及び透過音検出手段40からの検出情報に基づいてモータ14を制御するのである。また、制御手段は、モータ14を洗濯やすすぎ、脱水、乾燥等の運転行程に応じた制御を行うようになっており、マイクロコンピュータ等で構成するとよい。転動体ユニット部20は、一般にベアリングと称されているものである(詳細については、図2で説明する)。
Furthermore, the
振動検出装置30は、振動を検出したい箇所(たとえば、転動体ユニット部20)に固定する固定端部31と、発生した振動を電圧に変換する圧電素子32と、発生した振動を増幅させる分銅33で構成されている。この振動検出装置30は、発生した振動を効率よく検出するために、発生した振動を増幅させる分銅33を設けたことを特徴としている。したがって、この振動検出装置30では、発生した振動が小さくても、その振動が分銅33によって増幅されるので、圧電素子32が強制屈曲し、圧電素子32の電圧効果で発生する電圧量により、振動レベルを確実に検出することができるようになっている。
The
固定端部31は、振動を検出したい箇所に固定できるものであればよい。たとえば、固定端部31を磁石等で構成するとよい。但し、振動を検出した箇所に固定できない場合には、その箇所の近傍に固定すればよい。圧電素子32は、発生した振動を電圧に変換できるものであればよく、特に種類を限定するものではない。たとえば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等で圧電素子32を構成するとよい。
The fixed
分銅33は、発生した振動を増幅できるものであればよく、特に種類を限定するものではない。たとえば、木製やプラスチック製、ゴム製等のおもりを分銅33の代用としてもよい。また、図1では、分銅33が圧電素子32の任意位置の両面に設けられている場合を示しているが、圧電素子32の任意位置の片面だけに設けられていてもよい。なお、振動検出装置30で検出された振動の情報は、図示省略の制御手段に送信されるようになっている。
The
透過音検出装置40は、空間を伝搬する空気振動(音)を検出するための振動膜を備えたもので構成されている。たとえば、音を電気信号に変換するマイクロホン等で透過音検出装置40を構成するとよい。また、透過音検出装置40は、空気中を伝搬する音を確実に検出するために、防振材料の成型品で外部を覆うようにするとよい。そうすれば、筐体10に伝搬する振動成分を防振材料で除去することができ、空気中を伝搬する音を効率良く検出することが可能となるからである。この防振材料には、低硬度(10℃以下)のゴム等を使用するとよい。
The transmitted
一般的に、生活環境の元で設置される洗濯機100は、前面15以外を家具や壁で仕切られていることが多い。つまり、ユーザに感知される音は、洗濯機100の前面15から発せられるものであることが多いということである。したがって、透過音検出装置40は、図1に示すように、筐体10内の前面15に装着するのが望ましい。但し、これに限定するものではない。たとえば、洗濯機100の設置される場所に応じて装着場所を決定するとよい。なお、透過音検出装置40で検出された音の情報は、図示省略の制御手段に送信されるようになっている。
In general, the
実施の形態1では、振動検出装置30と透過音検出装置40と図示省略の制御手段とでアンバランス検出装置を構成するものとする。すなわち、転動体ユニット部20で発生する振動を振動検出装置30で検出し、転動体ユニット部20で発生する音を透過音検出装置40で検出し、それらの情報から制御手段が洗濯槽11内のアンバランス状態を判断するようになっているのである。(詳細については、図3で説明する)。
In the first embodiment, the unbalance detection device is configured by the
図2は、転動体ユニット部20の詳細を示す拡大断面図である。転動体ユニット部20は、一般にベアリングと称されているものであり、モータ14と連結され、モータ14の駆動力を外槽12に伝達する回転軸21と、回転軸21を支持し、回転軸21の回転をスムーズに行わせるための回転球22とで構成されている。なお、回転球22は、グリース等の潤滑油が充填されている回転球体ケース23内に収納されており、回転球体ケース23を貫通する回転軸21とその回転球体ケース23内で接触するようになっている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing details of the rolling
図2では、振動検出装置30が転動体ユニット部20に固定されている場合を例に示している。つまり、振動検出装置30は、振動を検出したい箇所に装着されることが望ましいのである。それは、対象となる振動を直接的に検出することができるからである。洗濯機100の筐体10に伝搬する振動は、外槽12に設けられている転動体ユニット部20で発生したものである。つまり、転動体ユニット部20内において回転軸21と回転球22とが衝突することによって発生した振動が筐体10に伝搬するのである。
In FIG. 2, the case where the
特に、脱水開始の低速回転から高速回転に移行する段階で大きな振動(異常振動)が発生することが多い。これは、洗濯槽11内の洗濯物に片寄りがある状態(アンバランス状態)で洗濯槽11が回転することによって、転動体ユニット部20内の回転軸21と回転球22との接触状態が通常運転中の接触状態に比較して大きく変動するからである。そして、洗濯機100のような洗濯槽傾斜配置型の洗濯機の場合、アンバランス状態が起き易く、異常振動の発生が顕著である。
In particular, large vibrations (abnormal vibrations) often occur at the stage of shifting from low-speed rotation at the start of dehydration to high-speed rotation. This is because when the
また、振動の発生に伴って、音も発生する。洗濯機100を使用するユーザは、振動よりも音を感知することで不快感になることが多い。それは、市場におけるユーザからの苦情(クレーム)を考えても理解できる。つまり、市場では、振動そのものに対するクレームよりも、音に対するクレームの方が多いのである。人間の耳の感度は、耳に到達する音が有する周波数によって異なる。したがって、同じ音圧レベルの音であっても、その周波数により感じ方が異なるのである。一般に、ユーザが不快であると判断する音(異常音)は、1kHz(キロヘルツ)以下の周波数帯域におけるピーク周波数成分の場合である。
In addition, sound is generated with the occurrence of vibration. A user who uses the
このピーク周波数成分は、転動体ユニット部20内の回転球22の数とその回転数とを掛け合わせた回転成分と一致する。つまり、この回転成分の周波数成分が転動体ユニット部20の内部で異常振動の成分として発生し、空気中を伝搬して筐体10を透過し、異常音として外部に音放射(騒音)されるのである。そして、上述したように、洗濯機100の前面15以外は、家具や壁に仕切られていることが多いので、音の大部分は、前面15から放射される。したがって、ユーザは、放射された音を騒音と感じることによって不快感になるのである。
This peak frequency component coincides with the rotational component obtained by multiplying the number of
次に、発生する振動及び音からアンバランス状態を判断する仕組みについて説明する。図3は、アンバランス状態を判断するための説明図である。図3(a)は、通常運転中に発生する振動及びアンバランス状態での運転中に発生する振動の周波数特性を示す説明図である。図3(a)では、縦軸が振動レベル(dB)、横軸が周波数(Hz)をそれぞれ示している。 Next, a mechanism for determining an unbalanced state from generated vibrations and sounds will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram for determining an unbalanced state. FIG. 3A is an explanatory diagram showing the frequency characteristics of vibrations that occur during normal operation and vibrations that occur during operation in an unbalanced state. In FIG. 3A, the vertical axis represents the vibration level (dB) and the horizontal axis represents the frequency (Hz).
図3(a)では、通常運転中に発生する振動及びアンバランス状態での運転中に発生する振動のピーク周波数成分が約300Hzである場合を示している。換言すると、通常運転中に発生する振動は、ピーク周波数が約300Hzであっても振動レベルが小さく、異常振動にならないということを示している。一方、アンバランス状態での運転中に発生する振動は、ピーク周波数が約300Hzであると振動レベルが非常に大きく、異常振動になるということを示している。 FIG. 3A shows a case where the peak frequency component of vibration generated during normal operation and vibration generated during operation in an unbalanced state is about 300 Hz. In other words, the vibration that occurs during normal operation indicates that the vibration level is small and does not cause abnormal vibration even when the peak frequency is about 300 Hz. On the other hand, the vibration generated during operation in an unbalanced state indicates that the vibration level is very large and the abnormal vibration occurs when the peak frequency is about 300 Hz.
図3(b)は、通常運転中に発生する音及びアンバランス状態での運転中に発生する音の周波数特性を示す説明図である。図3(b)では、縦軸が音圧レベル(dB)、横軸が周波数(Hz)をそれぞれ示している。図3(b)では、図3(a)と同様に、通常運転中に発生する音及びアンバランス状態での運転中に発生する音のピーク周波数成分が約300Hzである場合を示している。 FIG. 3B is an explanatory diagram showing the frequency characteristics of sound generated during normal operation and sound generated during operation in an unbalanced state. In FIG. 3B, the vertical axis indicates the sound pressure level (dB) and the horizontal axis indicates the frequency (Hz). FIG. 3B shows a case where the peak frequency component of the sound generated during normal operation and the sound generated during operation in an unbalanced state is about 300 Hz, as in FIG. 3A.
換言すると、通常運転中に発生する音は、ピーク周波数が約300Hzであっても音圧レベルが小さく、異常音にならないということを示している。一方、アンバランス状態での運転中に発生する音は、ピーク周波数が約300Hzであると音圧レベルが非常に大きく、異常音になるということを示している。図3(a)及び図3(b)から、振動の大きさに応じて、発生する音の大きさが変化することがわかる。 In other words, the sound generated during normal operation indicates that even if the peak frequency is about 300 Hz, the sound pressure level is small and does not become abnormal sound. On the other hand, the sound generated during operation in an unbalanced state indicates that the sound pressure level is very high and the sound becomes abnormal when the peak frequency is about 300 Hz. From FIG. 3A and FIG. 3B, it can be seen that the magnitude of the generated sound changes according to the magnitude of the vibration.
そして、その音の大きさによって、ユーザが不快に感じるかどうかが決定する。したがって、アンバランス状態での運転であっても、振動レベルが小さく、音圧レベルも小さい場合には、運転を継続させてもユーザに不快感を与えることはない。このような場合にまで洗濯槽11を停止させてしまうと、洗濯が終了するまでに多くの時間を費やすことになり、エネルギーの浪費になってしまう。したがって、発生した音がユーザに不快感を与えない程度であれば、運転を継続させて、洗濯にかかる時間の短縮を図る方が好ましい。
Whether or not the user feels uncomfortable is determined by the volume of the sound. Therefore, even when driving in an unbalanced state, if the vibration level is low and the sound pressure level is low, the user will not be uncomfortable even if the driving is continued. If the
図3(c)は、発生した振動と発生した音とからアンバランス状態を判断するための説明図である。図3(b)で示したように、ユーザが不快だと感じる音(異常音)は、所定の値を超えたものである。また、発生した音が異常音であるかどうかは、音の発生の原因となる振動の大きさで決定される。したがって、実施の形態1に係るアンバランス検出装置は、相互相関関数を用いて、ユーザが不快と感じる異常音が発生していると判断するようにしている。
FIG. 3C is an explanatory diagram for determining an unbalanced state from the generated vibration and the generated sound. As shown in FIG. 3B, the sound that the user feels uncomfortable (abnormal sound) exceeds a predetermined value. Whether or not the generated sound is abnormal is determined by the magnitude of vibration that causes the generation of the sound. Therefore, the unbalance detection apparatus according to
この相互相関関数とは、振動の波形と音圧の波形との相関関係を求め、それから類似度を算出することである。このアンバランス検出装置は、振動及び音圧の周波数が互いに干渉するという性質(コヒーレンス)を利用して、振動検出装置30で検出した転動体ユニット部20で発生した振動の周波数が、透過音検出装置40で検出した転動体ユニット部で発生した音の周波数帯域のどの帯域に寄与するかを分析することで、洗濯槽11のアンバランス状態を判断するのである。
The cross-correlation function is to obtain a correlation between a vibration waveform and a sound pressure waveform and to calculate a similarity degree therefrom. This unbalance detection device utilizes the property (coherence) that the vibration and sound pressure frequencies interfere with each other, so that the vibration frequency generated by the rolling
換言すると、相互相関関数を用いた相互相関処理とは、転動体ユニット部20で発生した振動の周波数成分と、発生した音の有する音響特性の周波数成分とから、一致(寄与)する周波数成分と、一致する度合い(寄与度)と計算することである。そして、アンバランス検出装置は、その寄与度が任意に設定した閾値(たとえば、0.8)を越えるかどうかでアンバランス発生の有無を判断している。
In other words, the cross-correlation processing using the cross-correlation function is a frequency component that matches (contributes) from the frequency component of the vibration generated in the rolling
つまり、アンバランス検出装置は、算出した寄与度が、閾値を超えている場合には、転動体ユニット部20での異常振動による異常音が前面15から透過音として外部に音放射(騒音)されている(すなわち、アンバランス状態)と判断し、閾値を超えていない場合には、転動体ユニット部20で振動及び音が発生していたとしても前面15から透過音として外部に音放射(騒音)されていない(すなわち、アンバランス状態ではない)と判断するのである。
That is, in the unbalance detection device, when the calculated contribution degree exceeds the threshold value, abnormal sound due to abnormal vibration in the rolling
こうすることにより、転動体ユニット部20で発生する振動により発生する音の検出が行えると共に、振動が発生していてもそれが異常音として寄与していなければ脱水作業等の運転を継続させてもユーザに不快感を与えないと判断することができる。したがって、洗濯機100の脱水作業時において、低速回転から高速回転へ移行させることが確実に行え、洗濯に要する時間を節約することができる。また、ユーザが不快と感じる異常音が音放射された場合には、アンバランス状態を直す動作を行うので、市場におけるユーザからのクレームが減少することにもなる。
By doing this, it is possible to detect the sound generated by the vibration generated in the rolling
なお、図3では、アンバランス状態が発生する異常振動及び異常音の有する周波数が300Hzである場合を例に説明したが、これに限定するものでない。たとえば、洗濯機100を使用するユーザ層に応じてピーク周波数の設定を変更するとよい。また、ピーク周波数が300Hzだけである場合を例に説明したが、これに限定するものではなく、2以上あってもよい。さらに、閾値を0.8に設定した場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、洗濯機100の設置される周囲の環境や目的(家庭用や業務用等)に応じて設定を調整するとよい。
In addition, although FIG. 3 demonstrated as an example the case where the frequency which the abnormal vibration and abnormal sound which an unbalanced state generate | occur | produces is 300 Hz, it does not limit to this. For example, the peak frequency setting may be changed according to the user group using the
次に、アンバランス状態を判断する際の処理の流れについて説明する。図4は、脱水時において発生するアンバランス状態を判断する際の処理の流れを示すフローチャートである。まず、洗濯機100は、脱水運転を開始する。そして、振動検出装置30は、転動体ユニット部20で発生する振動を検出する(ステップS101)。つまり、転動体ユニット部20内の回転球22の回転振動の有する周波数成分を検出することで振動の検出が行われている。
Next, the flow of processing when determining an unbalanced state will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of processing when determining an unbalanced state that occurs during dehydration. First, the
また、透過音検出装置40は、転動体ユニット部20で発生する音を検出する(ステップS102)。つまり、筐体10の前面15に伝搬してきた音の周波数成分を検出することで透過音となる音の検出が行われている。振動検出装置30及び透過音検出装置40は、検出したそれぞれの情報を図示省略の制御手段に伝達する。そして、制御手段は、受け取った情報に基づいてアンバランス状態を判断する。
In addition, the transmitted
制御手段は、まず、振動検出装置30及び透過音検出装置40からの情報に基づいて寄与度を算出する(ステップS103)。そして、制御手段は、算出した寄与度が閾値を超えているかどうかでアンバランス状態の有無を判断する(ステップS104)。制御手段は、算出した寄与度が閾値(たとえば、0.8)を超えていると判断した場合には(ステップS104;YES)、モータ14の回転を停止させる(ステップS105)。
First, the control means calculates a contribution based on information from the
この場合は、アンバランス状態に伴う異常音が発生していると判断し、脱水運転を一旦停止させるのである。そして、制御手段は、アンバランス状態を直すようにモータ14を制御する(ステップS106)。つまり、洗濯槽11内の洗濯物の片寄りをほぐすようにモータ14を作動させ、アンバランス状態を直すのである。制御手段は、アンバランス状態が直ったと判断すると、脱水運転を再開させるようにモータ14を制御するのである。そして、再度アンバランス状態の判断が行われる。
In this case, it is determined that an abnormal sound due to the unbalanced state has occurred, and the dehydration operation is temporarily stopped. Then, the control means controls the
一方、制御手段は、算出した寄与度が閾値(たとえば、0.8)を超えていないと判断した場合には(ステップS104;NO)、モータ14の回転を継続させる(ステップS107)。この場合は、アンバランス状態に伴う異常音が発生していないと判断し、脱水運転を継続させるのである(ステップS107)。そして、低速回転から高速回転に移行し、脱水運転が終了するのである。このように、アンバランス状態を確実に検出できると共に、脱水運転に要する時間を節約することができるのである。 On the other hand, when it is determined that the calculated contribution does not exceed a threshold (for example, 0.8) (step S104; NO), the control unit continues the rotation of the motor 14 (step S107). In this case, it is determined that there is no abnormal sound associated with the unbalanced state, and the dehydrating operation is continued (step S107). Then, the low-speed rotation is changed to the high-speed rotation, and the dehydration operation is completed. In this way, the unbalanced state can be reliably detected and the time required for the dehydration operation can be saved.
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る洗濯機100aの概略構成を示す縦断面図である。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。この実施の形態2では、洗濯機200が縦型洗濯機(洗濯槽垂直配置型の洗濯機)である場合を例に示すものとする。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a
図5に示すように、実施の形態2に係る洗濯機100aは、筐体10a内に垂直配置した外槽12aと、外槽12aを吊り下げ保持する吊り棒19と、外槽12aを駆動するためのモータ14aと、モータ14aの駆動力を外槽12aに伝達する転動体ユニット部20aと、外槽12aで発生する振動を検出する振動検出装置30aと、外槽12aで発生した音を検出する透過音検出装置40a(音検出装置)とを備えている。
As shown in FIG. 5, the
外槽12aは、内部に衣類等の洗濯物を収納する洗濯槽11aを備えている。洗濯槽11aは、その洗濯物を洗う洗い槽及び洗濯物を脱水する脱水槽としての役目を果たすものである。吊り棒19は、外槽12aを吊り下げ保持できるものであればよく、特に種類を限定するものではない。また、洗濯機100aには、図示省略のヒータやヒートポンプ等の主要部品が設けられている。
The
さらに、洗濯機100aは、モータ14aの運転を制御するための図示省略の制御手段を備えている。つまり、制御手段は、振動検出装置30a及び透過音検出手段40aからの検出情報に基づいてモータ14aを制御するのである。また、制御手段は、モータ14aを洗濯やすすぎ、脱水、乾燥等の運転行程に応じた制御を行うようになっており、マイクロコンピュータ等で構成するとよい。
Furthermore, the
実施の形態2では、振動検出装置30aが転動体ユニット部20aに固定されている場合を例に示している。すなわち、振動検出装置30aの配置位置が、実施の形態1で説明した振動検出装置30と異なるのである。したがって、図2で説明したように、振動検出装置30aの固定端部31aが転動体ユニット部20aに固定されるようになっているので、転動体ユニット部20aで発生する振動を効率よく検出することができる。
In Embodiment 2, the case where the
転動体ユニット部20a、振動検出装置30a及び透過音検出装置40aは、実施の形態1で説明した転動体ユニット部20、振動検出装置30及び透過音検出装置40と同様である。実施の形態2では、振動検出装置30aと透過音検出装置40aと図示省略の制御手段とでアンバランス検出装置を構成するものとする。また、発生する振動及び音からアンバランス状態を判断する仕組みについても実施の形態1と同様である。
The rolling
したがって、実施の形態1と同様に、転動体ユニット部20aで発生する振動により発生する音の検出が行えると共に、振動が発生していてもそれが異常音として寄与していなければ脱水作業等の運転を継続させてもユーザに不快感を与えないと判断することができる。また、洗濯機100aの脱水作業時において、低速回転から高速回転へ移行させることが確実に行え、洗濯に要する時間を節約することができる。また、ユーザが不快と感じる異常音が音放射された場合には、アンバランス状態を直す動作を行うので、市場におけるユーザからのクレームが減少することにもなる。
Therefore, as in the first embodiment, the sound generated by the vibration generated in the rolling
各実施の形態では、洗濯槽傾斜配置型及び洗濯槽垂直配置型の洗濯機を例に説明したが、これに限定するものでない。たとえば、洗濯槽水平配置型の洗濯機であってもよい。また、振動検出装置30を洗濯機に適用した場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、振動検出装置30を、洗濯機以外で筐体内に振動発生源となる可動体が設置されるような機器に適用することができる。
In each embodiment, the washing tub inclined arrangement type and the washing tub vertical arrangement type washing machines have been described as examples, but the present invention is not limited thereto. For example, the washing machine may be a horizontal arrangement type washing machine. Moreover, although the case where the
さらに、アンバランス検出装置を洗濯機に適用した場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、アンバランス検出装置を、洗濯機以外で筐体内に振動発生源となる可動体が発生する振動とその振動に伴って発生する音とから可動体の状態を判断するような機器に適用することができる。つまり、洗濯槽11内のアンバランス状態を検出するためにアンバランス検出装置としたが、振動及び音から状態を判断できればよく、アンバランス状態の検出に限るものではない。
Furthermore, although the case where the unbalance detection apparatus is applied to a washing machine has been described as an example, the present invention is not limited to this. For example, the unbalance detection device is applied to a device other than a washing machine that determines the state of the movable body from vibration generated by the movable body that is a vibration generation source in the housing and sound generated by the vibration. be able to. That is, although it was set as the unbalance detection apparatus in order to detect the unbalance state in the
10 筐体、10a 筐体、11 洗濯槽、11a 洗濯槽、12 外槽、12a 外槽、13 ダンパ、14 モータ、14a モータ、15 前面、16 扉、17 支持ラバー、18 吊りバネ、19 吊り棒、20 転動体ユニット部、20a 転動体ユニット部、21 回転軸、22 回転球、23 回転球体ケース、30 振動検出装置、30a 振動検出装置、31 固定端部、31a 固定端部、32 圧電素子、33 分銅、40 透過音検出装置、40a 透過音検出装置、100 洗濯機、100a 洗濯機。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記圧電素子に取り付けられ、前記圧電素子に加わる振動を増幅させるための分銅とを備えた
ことを特徴とする振動検出装置。 A piezoelectric element that converts a vibration generated by a movable body that is a vibration generation source into a voltage signal and outputs the voltage signal;
A vibration detection apparatus comprising: a weight attached to the piezoelectric element and amplifying vibration applied to the piezoelectric element.
前記圧電素子に取り付けられ、前記圧電素子に加わる振動を増幅させるための分銅とからなる振動検出装置と、
前記可動体で発生する音を検出する音検出装置と、
前記振動検出装置及び前記音検出装置からの情報に基づいて前記可動体の状態を判断する制御手段とを備えた
ことを特徴とするアンバランス検出装置。 A piezoelectric element that converts a vibration generated by a movable body that is a vibration generation source into a voltage signal and outputs the voltage signal;
A vibration detector attached to the piezoelectric element and comprising a weight for amplifying vibration applied to the piezoelectric element;
A sound detection device for detecting sound generated by the movable body;
An imbalance detection device comprising: control means for determining a state of the movable body based on information from the vibration detection device and the sound detection device.
前記可動体で発生した振動の周波数成分と、発生した音の有する音響特性の周波数成分とが一致する度合いである寄与率を計算し、その寄与率が所定の閾値を超えるかどうかで該可動体の状態を判断する
ことを特徴とする請求項2に記載のアンバランス検出装置。 The control means includes
Calculating a contribution ratio that is a degree of coincidence between a frequency component of vibration generated in the movable body and a frequency component of acoustic characteristics of the generated sound, and determining whether the contribution ratio exceeds a predetermined threshold The imbalance detection device according to claim 2, wherein the state of
前記モータの回転力を前記洗濯槽に伝達させる回転軸と、該回転軸の回転動作を補助する回転球とを備えた転動体ユニット部と、
前記転動体ユニット部で発生する振動を電圧信号に変換し出力する圧電素子と、前記圧電素子に取り付けられ、前記圧電素子に加わる振動を増幅させるための分銅とからなる振動検出装置と、
前記転動体ユニット部で発生する音を検出する音検出装置と、
前記振動検出装置及び前記音検出装置からの情報により前記洗濯槽の状態を判断し、その結果に基づいて前記モータの回転を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする洗濯機。 A laundry tub containing laundry and driven by a motor;
A rolling element unit having a rotating shaft that transmits the rotational force of the motor to the washing tub, and a rotating ball that assists the rotating operation of the rotating shaft;
A vibration detection device comprising: a piezoelectric element that converts a vibration generated in the rolling element unit into a voltage signal and outputs the voltage signal; and a weight attached to the piezoelectric element for amplifying the vibration applied to the piezoelectric element;
A sound detection device for detecting a sound generated in the rolling element unit;
A washing machine comprising: control means for determining a state of the washing tub based on information from the vibration detection device and the sound detection device, and controlling rotation of the motor based on the result.
前記転動体ユニット部で発生した振動の周波数成分と、発生した音の有する音響特性の周波数成分とが一致する度合いである寄与率を計算し、その寄与率が所定の閾値を超えるかどうかで該転動体ユニット部の状態を判断する
ことを特徴とする請求項4に記載の洗濯機。 The control means includes
A contribution rate that is a degree that the frequency component of the vibration generated in the rolling element unit portion matches the frequency component of the acoustic characteristics of the generated sound is calculated, and whether or not the contribution rate exceeds a predetermined threshold The state of a rolling element unit part is judged. The washing machine according to claim 4 characterized by things.
計算した寄与率が所定の閾値を超える場合に前記洗濯槽内でアンバランス状態が発生していると判断する
ことを特徴とする請求項4または5に記載の洗濯機。 The control means includes
The washing machine according to claim 4 or 5, wherein when the calculated contribution rate exceeds a predetermined threshold, it is determined that an unbalanced state has occurred in the washing tub.
ことを特徴とする請求項4〜5のいずれかに記載の洗濯機。 The washing machine according to any one of claims 4 to 5, wherein the sound detection device includes a microphone.
前記転動体ユニット部で発生する音が透過音となって外部に透過する箇所に設置される
ことを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の洗濯機。
The sound detection device
The washing machine according to any one of claims 4 to 7, wherein the washing machine is installed at a location where sound generated in the rolling element unit portion is transmitted and transmitted to the outside.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005339066A JP2007143630A (en) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | Vibration sensor, unbalance sensor and washing machine |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009112466A1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-17 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Laundry treatment appliance comprising a drum and a sensor, and method for the operation thereof |
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2005
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