JP3893260B2

JP3893260B2 - 超音波洗浄装置およびそれを用いた洗濯機

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Publication number: JP3893260B2
Application number: JP2001243328A
Authority: JP
Inventors: 朋之金川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: JP2003053085A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は超音波洗浄装置およびそれを用いた洗濯機に関し、特に、洗濯物に超音波振動を与えることにより部分的な洗浄を行う超音波洗浄装置と、それを用いた洗濯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気洗濯機は、通常、洗濯槽の中に洗濯物を投入し、洗剤を溶かした水と一緒にして洗濯槽の中で渦巻きを形成させるか、あるいは攪拌するか、洗濯槽を回転させるかして洗濯を行う。これにより、洗濯槽に投入された洗濯物を一斉に洗い、洗濯物の各部に均一な洗い効果を及ぼす。
【０００３】
ところが、洗濯物の中でも汚れのひどい箇所、たとえば襟や袖口といった箇所や、しみができた箇所などは上記のような一斉洗いでは汚れが十分には落ちないことがあり、そのような場合には該当箇所だけ手洗いする必要があった。
【０００４】
そこで、部分洗いを超音波振動を用いて行う方法が特開２０００−２４３６２号公報において提案されている。また、超音波振動子による振動回路構成は特公平５-８０３６１号公報に開示されている。この方法では、超音波振動子の振動を振動検出回路で検出し、その結果を電気信号に変え、その電気信号の位相と出力電圧の位相を９０°に保ち、最適共振周波数で駆動することにより、自動追尾している。その際、電源電圧制御回路にて電流検出回路の電流検出値に基づいて電流が一定になるように電圧を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波制御においては、超音波振動子の振動を最大で最適に維持できるように考慮されていない。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、超音波振動子の振動を常に最適、最大に維持できる超音波洗浄装置およびそれを用いた洗濯機を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る超音波洗浄装置は、超音波振動により汚れを洗浄する超音波洗浄装置であって、制御信号に応じた周波数の駆動周波数信号を発生する信号発生手段と、駆動周波数信号に応じて超音波振動する超音波振動手段と、超音波振動手段の振幅を検出する振動検出手段と、振動検出手段によって検出された超音波振動手段の振幅が最大になるように、信号発生手段に制御信号を与えて駆動周波数信号の周波数を制御する制御手段とを備え、超音波振動手段は、第１の周波数と第２の周波数の間の最適周波数で振幅が最大になり、第１の周波数から最適周波数まで振幅が増加し、最適周波数から第２の周波数まで振幅が減少する特性を有し、制御手段は、駆動周波数信号の周波数を第１の周波数から第２の周波数に向けて設定周波数幅ずつ変化させ、超音波振動手段の振幅が増加傾向から減少傾向に変化したらその周波数から第１の周波数に向けて駆動周波数信号の周波数を設定周波数幅ずつ変化させ、超音波振動手段の振幅が増加傾向から減少傾向に変化したらその周波数から第２の周波数に向けて駆動周波数信号の周波数を設定周波数幅ずつ変化させる処理を繰り返し、制御手段は、駆動周波数信号の周波数を設定周波数幅だけ変化させる毎に超音波振動手段の振幅の変化量を求め、求めた変化量に応じて設定周波数幅を変化させることを特徴とする。
【０００８】
これにより、超音波振動子の振動を常に最適、最大に維持することができる。
好ましくは、制御手段は、超音波振動手段の振幅の変化量が予め定められた変化量よりも大きい場合は設定周波数幅を第１の周波数幅に設定し、超音波振動手段の振幅の変化量が予め定められた変化量よりも小さい場合は設定周波数幅を第１の周波数幅よりも大きな第２の周波数幅に設定する。
【０００９】
さらに、超音波振動手段の振幅が最大になったときの駆動周波数信号の周波数を記憶する記憶手段を含み、制御手段は、超音波振動手段の振幅が予め定められた振幅よりも低下した場合は、記憶手段に記憶されている周波数を設定周波数幅よりも大きな周波数幅だけ変化させた周波数に、駆動周波数信号の周波数を一旦変化させる。
【００１０】
また、この発明に係る洗濯機は、上記超音波洗浄装置を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態の超音波洗浄装置のブロック図である。図１において、超音波振動子Ｘはセラミック振動子からなり、駆動信号を加えると、振動して超音波信号を発生し、汚れなどを洗浄する。この超音波振動子Ｘは温度や負荷に応じて駆動信号を制御する必要がある。このために振動検出手段としての振動検出回路１が設けられている。振動検出回路１は超音波振動子Ｘの振幅に応じた直流電圧を出力するものであり、超音波振動子Ｘにブリッジ接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３と、振幅電圧を検知するための検知用トランスＴ１と、検知された振幅電圧を整流するための整流用ダイオードＤと、整流された振幅電圧を平滑して直流電圧を振動検出信号として出力するための平滑用の抵抗Ｒ２とコンデンサＣ５とを含む。
【００１７】
振動検出回路１の振動検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路２に与えられてデジタル信号に変換されて制御手段としてのマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）３に与えられる。マイコン３に関連してＥ²ＲＯＭからなる記憶手段としてのメモリ４と、表示器５と、報知手段としての警報器６とが設けられている。マイコン３はデジタル信号に変換された振動検出信号に基づいて、超音波振動子Ｘの振幅が最大となるような周波数を演算し、そのような周波数を得るための複数ビットからなる電圧信号を複数のポートから出力してバッファ７に与える。バッファ７はマイコン３から出力された各出力ポートの電圧ドロップによるばらつきをなくすために設けられている。
【００１８】
バッファ７の出力には抵抗素子を組み合わせたＤ／Ａ変換回路８が接続されていて、このＤ／Ａ変換回路８によって８ビットの電圧信号がアナログ電圧に変換される。たとえば、Ｄ／Ａ変換回路８は８ビット出力の００００００００〜１１１１１１１１を０〜５Ｖの範囲の電圧に変換する。たとえば、マイコン３の８ビット出力が０００００１１１であれば、０．１３７Ｖ（５×７／２５５）の電圧が出力される。このアナログ電圧はＶＣＯ（電圧制御発振器）９に与えられる。
【００１９】
ＶＣＯ９は上限周波数（３４．５ｋＨｚ）〜下限周波数（３３．０ｋＨｚ）の間で、Ｄ／Ａ変換回路８からの０〜５Ｖの範囲に応じた周波数の矩形波信号を出力して波形変換回路１０に与える。この上限周波数と下限周波数はＶＣＯ９に接続された図示しない２本の外部抵抗とコンデンサとによって決定される。
【００２０】
波形変換回路１０は出力に応じたパルス幅となるように矩形波信号を波形変換する。変換された矩形波信号はドライバ１１に与えられ、このドライバ１１よってトランジスタ（ＦＥＴ）ＴＲ１，ＴＲ２がオン、オフするように駆動される。なお、マイコン３はドライバ１１の動作可否を制御するために、制御信号をドライバ１１に与える。
【００２１】
トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は直列接続され、その一端側には電源電圧＋Ｖが与えられ、他端側は抵抗Ｒ１を介して接地されている。トランジスタＴＲ１とＴＲ２の接続点にはコンデンサＣ４を介して駆動トランスＴ２の１次側が接続され、２次側はコイルＬ１を介してブリッジ回路に接続されている。抵抗Ｒ１は過電流を検出するために接続されており、抵抗Ｒ１の両端電圧が過電流検出回路１２によって検出され、その過電流検出信号はマイコン３に与えられる。
【００２２】
図２は図１の超音波振動子駆動回路の動作を説明するためのタイミング図であり、図３はこの発明の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートであり、図４は超音波振動子を最大振幅で振動していることを検出する動作を説明するための波形図である。
【００２３】
次に、図１〜図４を参照してこの発明の一実施形態の動作について説明する。図１に示す超音波振動子Ｘに駆動信号が与えられると、超音波振動が生じ、振動検出回路１では、超音波振動子ＸとコンデンサＣ１〜Ｃ３を接続したブリッジ回路の図２（ｇ）に示す振動電圧を検知用トランスＴ１が検出し、図２（ｈ）に示すトランス出力の交流電圧を整流用ダイオードＤが整流し、コンデンサＣ５が平滑して図２（ｉ）に示す位相成分を含まない直流電圧をＡ／Ｄ変換回路２に与える。Ａ／Ｄ変換回路２はその直流電圧をデジタル信号に変換してマイコン３に与える。
【００２４】
マイコン３は図３に示すステップＳＰ（図示ではＳＰと略称する）１において、内蔵しているレジスタに、ｎ＝２５６，Ｖ１＝０，Ｖ２＝０を設定する。ここで、ｎはＶＣＯ９に設定する電圧値であり、ｎ＝２５６に設定すると、ＶＣＯ９への設定電圧がたとえば５Ｖに設定され、そのときの周波数は図４のａ１となる。ステップＳＰ２においてマイコン３はＶ１にＶ２を代入してＶ１＝Ｖ２とし、ステップＳＰ３においてｎを８ビットで出力する。このｎビットはＤ／Ａ変換器８によってアナログ電圧に変換されてＶＣＯ９に与えられる。
【００２５】
ＶＣＯ９はそのアナログ電圧に応じて発振動作し、図２（ａ）に示す出力波形の発振信号を波形変換回路１０に与える。波形変換回路１０はＶＣＯ９の出力波形をドライバ１１によってトランジスタＴＲ１，ＴＲ２を駆動するために、図２（ｂ），（ｃ）に示す上下対称な矩形波に変換する。ここで、フルパワー時には図２（ｂ），（ｃ）に示すようにパルス幅がたとえばデューティ５０％に設定されるが、５０％パワー時には図２（ｄ），（ｅ）に示すようにパルス幅が狭くされる。ドライバ１１は波形変換回路１０の出力信号に基づいてトランジスタＴＲ１，ＴＲ２を駆動する。このとき、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２の駆動波形は図２（ｆ）に示すようになる。
【００２６】
マイコン３はＡ／Ｄ変換回路２の出力に基づいて振動検出回路１の検出電圧Ｖを測定し、その検出電圧ＶをＶ２に代入する（Ｖ２＝Ｖ）。ステップＳＰ４において、Ｖ２≧Ｖ１であるか否かを判別し、Ｖ２がＶ１よりも大であると判別すると、ステップＳＰ２に戻りＶ２をＶ１に代入（Ｖ１＝Ｖ２）した後、ｎ＝ｎ−１にして周波数を下げて振動検出回路１の検出電圧Ｖを測定し、その検出電圧ＶをＶ２に代入して、Ｖ２≧Ｖ１になったか否かを判別する。この動作を繰り返し、ＶＣＯ９で発振される周波数を設定するための電圧Ｖ１を設定する。このようにｎの値を下げていくと図４に示すように出力波形が下り坂で周波数がａ１，ａ２…ａｎ−１，ａｎのように下がり、出力波形が上り坂になって周波数がｂｎになると、ステップＳＰ４においてＶ２＜Ｖ１になったことを判別し、ステップＳＰ５において再びＶ１にＶ２を代入し、今度はステップＳＰ６においてｎ＝ｎ＋１に設定して周波数を上げて振動検出回路１の検出電圧Ｖを測定し、その検出電圧ＶをＶ２に代入する。ステップＳＰ７においてＶ２≧Ｖ１になったか否かを判別し、Ｖ２がＶ１よりも大であると判別すると、ステップＳＰ５に戻りＶ１＝Ｖ２に設定した後、ｎ＝ｎ＋１にして周波数を上げて振動検出回路１の検出電圧Ｖを測定し、その検出電圧ＶをＶ２に代入して、Ｖ２≧Ｖ１になったか否かを判別する。この動作を繰り返し、ＶＣＯ９で発振される周波数を設定するための電圧Ｖ１を設定する。そして、Ｖ２＜Ｖ１になると、ステップＳＰ２に戻って、Ｖ１にＶ２を代入する。このようにして、超音波振動子Ｘの振動が最大になる周波数を発振させるための電圧を設定できる。
【００２７】
図５および図６はこの発明の他の実施形態の動作を説明するためのフローチャートであり、図７は振動検出回路の検出出力のレベルの傾斜を説明するための図である。
【００２８】
図５において、この実施形態は、振動検出回路１の最大値を記憶するとともに、超音波振動子Ｘの最適駆動周波数を検出するときに、振動検出回路１の検出信号が一定レベルを越えない場合にエラー報知するか、あるいは再度最適駆動周波数の検出を行い、それでも振動検出回路１の検出信号が一定レベルを越えない場合にエラー報知し、振動検出回路１の検出出力の振幅の最大値が温度特性などにより最適周波数から逸脱するとき、駆動周波数を所定周波数だけ＋側あるいは−側にシフトするようにしたものである。
【００２９】
図５に示すステップＳＰ１１において、マイコン３は内蔵しているレジスタにｎ＝２５６，Ｖ１＝０，Ｖ２＝０，Ｅｆ＝０，Ｖｍａｘ＝０，Ｆ１＝０を設定する。ステップＳＰ１２において、Ｖ１＝Ｖ２に設定し、ステップＳＰ１３においてＶ２≧２０４であるか否かを判別する。ここで、「２０４」の値はメモリ４に記憶されている予め定める検出レベルであり、振動検出回路１の検出出力がこの予め定める検出レベル以下であれば、再度振動検出回路１のレベルを判別し、エラーとする。
【００３０】
振動検出回路１の検出出力Ｖ２が「２０４」よりも大きくなければステップＳＰ１４において、ｎ＝ｎ−２を８ビットで出力し、振動検出回路１の電圧Ｖを測定する。測定した電圧ＶをＶ２に代入し、ステップＳＰ１５においてｎ＝０であるか否かを判別し、ｎ＝０でなければステップＳＰ１２に戻り、ステップＳＰ１２〜ステップＳＰ１５の処理を繰り返す。すなわち、ｎ＝２５６〜０に設定し、図４に示す山形の波形の最大レベルが「２０４」のレベル以下であるか否かを判別する。そして、ｎ＝０になると、再びｎ＝２５６に設定するとともに、エラーフラグＥｆを１（Ｅｆ＝Ｅｆ＋１）に設定する。ステップＳＰ１７においてＥｆ≧２であるか否かを判別し、Ｅｆ≧２になればエラーを警報器６から発する。
【００３１】
なお、上述の説明では、振動検出回路１の検出出力が予め定めるレベル以下であることを２回判別したとき、エラーを報知するようにしたが、これに限ることなく１回判別すればエラーにしてもよい。
【００３２】
上記ステップＳＰ１３において、振動検出回路１の検出出力が予め定めるレベル「２０４」を越えていれば、図７に示すように振動検出回路１の出力の変化、すなわち傾斜が緩やかであれば、ｎの変化する度合を大きくし（ｎを２づつ変化させ、上り坂であればｎ＋２とし、下り坂であればｎ−２とする）、変化が急峻であればｎの変化する度合を小さくし（ｎを１づつ変化させ、上り坂であればｎ＋１とし、下り坂であればｎ−１とする）、レベルの最大値の検出を速くする。
【００３３】
このために、ステップＳＰ１８において、｜Ｖ２−Ｖ１｜≦４であるか否かを判別し、｜Ｖ２−Ｖ１｜≦４であればステップＳＰ１９においてｎを−２し、｜Ｖ２−Ｖ１｜≦４でなければｎを−１する。｜Ｖ２−Ｖ１｜≦４は傾斜が急峻であるかあるいは緩やかであるかを判別するための値であり、この値に制限されるものではない。ステップＳＰ２１において、Ｖ１＝Ｖ２に設定し、ステップＳＰ２２において振動検出回路１の検出電圧Ｖを測定する。そして、測定した電圧ＶをＶ２に代入する。ステップＳＰ２３において、Ｖ２≧Ｖｍａｘであるか否かを判別し、Ｖ２≧ＶｍａｘであればステップＳＰ２４においてＶｍａｘをＶ２として代入し（Ｖｍａｘ＝Ｖ２）、Ｎ＝ｎを設定する。ここで、Ｖｍａｘは予め定められた振動検出回路１の出力の最大値である。
【００３４】
ステップＳＰ２５において、フラグＦ１がセット（Ｆ１≧１）されているか否かを判別し、セットされていなければステップＳＰ２６において、Ｖ２≧２５０であるか否かを判別しする。このＶ２≧２５０の値は、Ｖｍａｘの近辺の予め定められた値である。Ｖ２≧２５０であればＶｍａｘに近い値であることを特定するためにステップＳＰ２７においてフラグＦ１をセットし、Ｖ２≧２５０でなければフラグＦ１をセットすることなくステップＳＰ２８において、Ｖ２≧Ｖ１であるか否かを判別する。Ｖ２≧Ｖ１であればステップＳＰ１８に戻る。そして、ステップＳＰ１８〜ステップＳＰ２５を処理し、ステップＳＰ２５においてフラグＦ１のセットされていることを判別すると、ステップＳＰ２９においてＶ２≧２００であるか否かを判別する。Ｖ２≧２００でなければステップＳＰ４２に進み、ｎ＝Ｎ＋１０，Ｆ１＝０に設定する。
【００３５】
これは振動検出回路１の検出出力の振幅の最大値が温度特性などにより最適周波数から逸脱するとき、駆動周波数を所定周波数だけ＋側あるいは−側にシフトして、最適駆動周波数を検知するものである。上述のステップＳＰ１８〜ステップＳＰ２９は、波形が下り坂である場合の振動検出回路１の検出動作を示しており、波形が上り坂である場合には、ステップＳＰ３０〜ステップＳＰ４１の処理が行なわれる。
【００３６】
すなわち、ステップＳＰ２８において、Ｖ２≧Ｖ１でなければステップＳＰ３０において、｜Ｖ２−Ｖ１｜≦４であるか否かを判別し、｜Ｖ２−Ｖ１｜≦４でなければステップＳＰ３１においてｎ＝ｎ＋１し、｜Ｖ２−Ｖ１｜≦４であれば、ステップＳＰ３２においてｎ＝ｎ＋２を設定し、波形が上り坂で傾斜が緩やかであるかあるいは急峻であるかを判別する。ステップＳＰ３３において、Ｖ１をＶ２として代入し、ステップＳＰ３４においてｎを８ビットとして出力し、振動検出回路１の検出電圧Ｖを検出し、その検出電圧ＶをＶ２に代入する。ステップＳＰ３５において、Ｖ２≧Ｖｍａｘであるかを判別し、Ｖ２≧ＶｍａｘであればステップＳＰ３６においてＶｍａｘをＶ２として代入し（Ｖｍａｘ＝Ｖ２）、Ｎ＝ｎを設定する。
【００３７】
ステップＳＰ３５において、Ｖ２≧ＶｍａｘでないときあるいはステップＳＰ３６の処理後に、ステップＳＰ３７においてＦ１≧１であるか否かを判別し、フラグＦ１がセットされていなければ、ステップＳＰ３８においてＶ２≧２５０であるか否かを判別し、Ｖ２≧２５０であればステップＳＰ３９においてフラグＦ１をセットする。この処理も前述の下り坂の処理と同様にして、温度特性などにより、振動検出回路１の検出出力の振幅の最大値が最適周波数から逸脱するとき、駆動周波数を所定周波数だけ＋側あるいは−側にシフトして、最適駆動周波数を検知するものである。
【００３８】
ステップＳＰ３８においてＶ２≧２５０であることを判別したとき、あるいはフラグＦ１をセットした後、ステップＳＰ４０においてＶ２≧Ｖ１であるかを判別し、Ｖ２≧Ｖ１でなければステップＳＰ１８に戻る。ステップＳＰ３７においてフラグＦ１がセットされていれば、ステップＳＰ４１においてＶ２≧２００であるか否かを判別し、Ｖ２≧２００であればステップＳＰ４０に進み、Ｖ２≧２００でなければステップＳＰ４２において、ｎ＝Ｎ＋１０，Ｆ１＝０にセットして周波数をシフトし、ステップＳＰ１８に戻る。
【００３９】
したがって、この実施形態によれば、振動検出回路１の検出電圧の最大値を記憶することができるとともに、超音波振動子Ｘの最適駆動周波数を設定するときに、振動検出回路１の検出信号が一定レベルを越えない場合にエラー報知するか、あるいは再度最適駆動周波数の設定を行い、それでも振動検出回路１の検出信号が一定レベルを越えない場合にエラー報知することができる。
【００４０】
また、振動検出回路１の検出出力の振幅の最大値が温度特性などにより最適周波数から逸脱するとき、駆動周波数を所定周波数だけ＋側あるいは−側にシフトして、最適駆動周波数を検知することができる。
【００４１】
図８はこの発明の超音波洗浄装置が部分洗い装置として装着された洗濯機の縦断面図であり、図９は部分洗い装置およびそのベースの垂直断面図であり、図１０は図１に示した超音波振動子を含む超音波振動デバイスを示す図である。
【００４２】
この図８に示した洗濯機は部分洗い装置１００以外の構成は従来の洗濯機と同じであるため、概略の構成について説明する。
【００４３】
外箱５０は直方体形状であり、金属または合成樹脂により形成され、その内部には水槽５２と洗濯槽５３が配置されている。水槽５２と洗濯槽５３は上面が開口された円筒形のカップの形状を呈しており、各々軸線を垂直にし、水槽５２を外側、洗濯槽５３を内側とする形で同心的に配置されている。サスペンション５４は水槽５２の外側下部と外箱５０の内面コーナー部とを連結し、水槽５２を水平面内で揺動可能に支持する。洗濯槽５３の上部開口部の縁には洗濯物を脱水するために洗濯槽５３を高速回転させたときに振動を抑制する働きをする環状のバランサ５５が装着され、洗濯槽５３の内部底面には洗濯液あるいはすすぎ水の流動を生じさせるためのパルセータ５６が配置されている。
【００４４】
水槽５２の下部には駆動ユニット６０が装着されている。駆動ユニット６０はモータ６１と、クラッチ機構６２と、ブレーキ機構６３とを含み、その中心部から脱水軸６４とパルセータ軸６５が上向きに突出している。脱水軸６４は外側に配置され、パルセータ軸６５は内側に配置された二重軸構造となっており、水槽５２の中に入りこんだ後、脱水軸６４は洗濯層５３の中に入りこみ、パルセータ５６に連結してこれを支える。クラッチ機構６２はモータ６１の動力を脱水軸６４とパルセータ軸６５に選択的に伝達する。
【００４５】
排水弁７１は電磁的に開閉し、洗濯槽５３内の水を排水ホース７２に排水する。導圧パイプ７３はエアートラップ７４から上方に延び出しており、その先端に水位センサ７５が設けられている。
【００４６】
図９に示すように、バックパネル４２の下部には電磁的に開閉する給水弁４３が配置されており、給水弁４３はバックパネル４２を貫通して上方に突き出す接続管４４を有し、この接続管４４に水道水などの上水を供給する給水ホース（図示せず）が接続される。
【００４７】
部分洗い装置１００は、洗濯を行ったにもかかわらず汚れの落ちていない場合、あるいは通常の洗濯コースではきれいにならないと予めわかっているようなひどい汚れがある場合に、その箇所だけを洗浄する。
【００４８】
部分洗い装置１００は図９に示すように、ベース１４０と組合せた上でユニット１５０としてバックパネル４２の上面に取付けられている。超音波振動デバイス２０は図１０に示すように、図１に示した超音波振動子Ｘを含む加振部２１と、この加振部２１に取り付けられたＴ字型の振動ホーン２２とから構成されている。振動ホーン２２は加振部２１に固定されたシャンク部２３と、シャンク部２３の先端に連結したヘッド部２４からなる。シャンク部２３はＴ字型の縦棒をなし、ヘッド部２４がＴ字型の横棒をなしている。ヘッド部２４の両側面からは突起２５が対称的に突出している。突起２５は振動伝達の分岐点である無振動域にあたる箇所に設けられている。
【００４９】
超音波振動デバイス２０はＴ字型の振動ホーン２２を横倒しにした形で、図９に示すように部分洗い装置１００のケース１０１の中に支持される。このために、加振部２１の外側に環状の緩衝部材２６が嵌合される。緩衝部材２６は軟質のゴムまたは合成樹脂により形成され、外周部には環状の溝２６ａを有している。
【００５０】
突起２５にもキャップ状の緩衝部材２７が被せられている。これらの緩衝部材２６，２７はシェル２８，２９の内面に一体形成したリブ２８ａ，２９ａで挟まれる。加振部２１においてはシェル２８側のリブ２８ａとシェル２９側のリブ２９ａがそれぞれリブ先端を溝２６ａに係合させるように緩衝部材２６を挟み，これにより加振部２１が支持される。振動ホーン２２の側においてはシェル２８側のリブ２８ａとシェル２９側のリブ２９ａが緩衝部材２７を挟み、これにより振動ホーン２２が支持される。
【００５１】
シェル２９には開口部３０が形成され、振動ホーン２２のヘッド部２４の下部がここからケース１０１の外に突き出される。この突き出した部分の先端が洗濯物に接触する。この部分はクロームメッキ部２４ａとなっている。クロームメッキを施すのは、汚れが付着しにくくするためと、表面を滑らかにして洗濯物がひっかからないようにするためである。
【００５２】
ホーンカバー３２は合成樹脂製であり、開口部３０に装着される。ホーンカバー３２はその上面が開口された直方体形状をしており、このホーンカバー３２の底面には振動ホーン２２を露出させるスリット３３が形成されている。
【００５３】
上述のごとく構成された部分洗い装置付き洗濯機は、洗濯槽５３を用いて行う動作は従来例と同じであるので省略する。洗濯槽５３を用いて洗濯を行ったにもかかわらず汚れの落ちていない場合、あるいは通常の洗濯コースではきれいにならないと予めわかっているようなひどい汚れがある場合に、部分洗い装置１００用いられる。
【００５４】
まず、給水弁４３の弁部４３ａが開かれ、浄水液チューブ４８に所定水量の水、たとえば５０〜３００ｃｃ／分の水が供給される。水は注水部から振動ホーン２２の両側に注がれ、スリット３３および洗浄液滴下孔からトレイ１５１の上に滴り落ちる。
【００５５】
続いて、超音波デバイス２０が超音波振動を始める。そして、振動ホーン２２と受台部１５２との隙間に洗濯物を挿入し、ゆっくりと往復させる。洗濯物には超音波が集中し、汚れ成分が剥離する。汚れ箇所に液体洗剤を塗っておくと一層洗浄効果が高まる。剥離した汚れ成分は水とともに排水口１５３から流出し、樋１５４に受けられ、樋１５４の排水口１５５を通って水槽５２と洗濯槽５３との間の隙間に落下し、排水ホース７２より本体の外に排出される。
【００５６】
このようにして部分洗いを終えると、洗濯物を洗濯槽５３に投入し、改めて洗濯を開始するか、あるいは洗濯を省いてすすぎと脱水を行う。このように、部分洗いを超音波振動を用いて行うことにより、洗濯物を傷めることなく、落ち難い汚れにも対処でき、汚れ箇所だけを洗浄することができる。
【００５７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、超音波振動手段による超音波振動を超音波振動ホーンにより増幅し、その超音波振動の振動を検出し、検出された超音波振動が最大になるように駆動周波数を制御するようにしたので、超音波振動子の振動を常に最適、最大に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の超音波洗浄装置のブロック図である。
【図２】図１の超音波振動子駆動回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図３】この発明の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】超音波振動子を最大振幅で振動していることを検出する動作を説明するための波形図である。
【図５】この発明の他の実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の他の実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】振動検出回路の検出出力のレベルの傾斜を説明するための図である。
【図８】この発明の超音波洗浄装置が部分洗い装置として装着された洗濯機の縦断面図である。
【図９】部分洗い装置およびそのベースの垂直断面図である。
【図１０】図１に示した超音波振動子を含む超音波振動デバイスを示す図である。
【符号の説明】
１振動検出回路、２Ａ／Ｄ変換回路、３マイコン、４メモリ、５表示器、６警報器、７バッファ、８Ｄ／Ａ変換回路、９ＶＣＯ、１０波形変換回路、１１ドライバ、１２過電流検出回路、２０超音波デバイス、２１加振部、２２振動ホーン、２３シャンク部、２４ヘッド部、２５突起、２６，２７緩衝部材、２８，２９シエル、３０開口部、３２ホーンカバー、３３スリット、５０外箱、５２水槽、５３洗濯槽、５５バランサ、５６パルセータ、６０駆動ユニット、６１モータ、６２クラッチ機構、６３ブレーキ機構、６４脱水軸、６５パルセータ軸、１００部分洗い装置、１０１ケース、１４０ベース、１５０ユニット。

Claims

超音波振動により汚れを洗浄する超音波洗浄装置であって、
制御信号に応じた周波数の駆動周波数信号を発生する信号発生手段と、
前記駆動周波数信号に応じて超音波振動する超音波振動手段と、
前記超音波振動手段の振幅を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段によって検出された超音波振動手段の振幅が最大になるように、前記信号発生手段に前記制御信号を与えて前記駆動周波数信号の周波数を制御する制御手段とを備え、
前記超音波振動手段は、第１の周波数と第２の周波数の間の最適周波数で振幅が最大になり、前記第１の周波数から前記最適周波数まで振幅が増加し、前記最適周波数から前記第２の周波数まで振幅が減少する特性を有し、
前記制御手段は、前記駆動周波数信号の周波数を前記第１の周波数から前記第２の周波数に向けて設定周波数幅ずつ変化させ、前記超音波振動手段の振幅が増加傾向から減少傾向に変化したらその周波数から前記第１の周波数に向けて前記駆動周波数信号の周波数を前記設定周波数ずつ変化させ、前記超音波振動手段の振幅が増加傾向から減少傾向に変化したらその周波数から前記第２の周波数に向けて前記駆動周波数信号の周波数を前記設定周波数幅ずつ変化させる処理を繰り返し、
前記制御手段は、前記駆動周波数信号の周波数を前記設定周波数幅だけ変化させる毎に前記超音波振動手段の振幅の変化量を求め、求めた変化量に応じて前記設定周波数幅を変化させることを特徴とする、超音波洗浄装置。
前記制御手段は、前記超音波振動手段の振幅の変化量が予め定められた変化量よりも大きい場合は前記設定周波数幅を第１の周波数幅に設定し、前記超音波振動手段の振幅の変化量が前記予め定められた変化量よりも小さい場合は前記設定周波数幅を前記第１の周波数幅よりも大きな第２の周波数幅に設定することを特徴とする、請求項１に記載の超音波洗浄装置。
さらに、前記超音波振動手段の振幅が最大になったときの前記駆動周波数信号の周波数を記憶する記憶手段を含み、
前記制御手段は、前記超音波振動手段の振幅が予め定められた振幅よりも低下した場合は、前記記憶手段に記憶されている周波数を前記設定周波数幅よりも大きな周波数幅だけ変化させた周波数に、前記駆動周波数信号の周波数を一旦変化させることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の超音波洗浄装置。
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の超音波洗浄装置を備えたことを特徴とする、洗濯機。