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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich allgemein auf eine Vorrichtung
zum Verändern
von Schallenergie in Form von passivem Verringern von Lärm, der
von Geräten
für private
und gewerbliche Umgebungen abgegeben wird, und insbesondere auf
eine Vorrichtung zum Verändern
von Schallenergie auf eine Weise, die derartige Schallenergie in
Form von während
des Betriebs von Haushaltsgeräten
erzeugten Geräuschs
passiv verringert.
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Im
vorliegenden Fall bezieht sich passive Lärmverringerung auf eine Lärmverringerung
ohne eine Eingabe an das betreffende Gerät. Im Gegensatz dazu stellt
ein aktives Lärmverringerungssystem dem
Gerät eine
schallnegierende Eingabe, entweder elektrisch oder in Form von ausgleichender
Schallwellenenergie bereit.
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Große Haushaltsgeräte wie Geschirrspüler, Kühlschränke, Wäschemaschinen,
einschließlich Waschmaschinen
und Wäschetrocknern,
und sogar kleinere Haushaltsgeräte,
wie Dunstabzugshauben, Weinkühler,
Espressomaschinen, Nahrungsmittelmischer, Nahrungsmittelverarbeiter,
Saftzentrifugen, Entsafter und Abfallzerkleinerer geben alle eine
bestimmte Menge von Schall in Form von Lärm in Verbindung in dem Betrieb
von Lüftern,
elektrischen Antriebsmotoren, Pumpen, Kompressoren oder anderen
gebräuchlichen
Komponenten solcher Geräte
ab. Derartige Geräuschabgaben
können
einige als Lärm stören und
anderen nur als laute Schallenergie erscheinen. Die Verwendung und
Unterbringung derartiger Geräte
in Privathaushalten und sonstigen Umgebungen wäre besser, wenn eine Möglichkeit
bestünde,
den Geräuschpegel
gezielt zu ändern,
einschließlich
der Veränderung
des Geräuschpegels
auf einen verringerten Pegel (weniger Dezibel).
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Für dieses
Ziel wurde bereits viel Zeit und Mühe investiert, um die geräuscherzeugenden
Komponenten derartiger Geräte
mit Isolation zu versehen, um besseren Ausgleich derartiger geräuscherzeugender
Komponenten bereitzustellen und die Elektrizität effizienter zu nutzen, um
den abgegebenen Lärm
zu reduzieren. Die Isolierung hilft dabei, das außerhalb
der geräuscherzeugenden
Einrichtung zu hörende
Geräusch
zu verringern und tatsächlich
ist beim Verringern von Lärm
von Haushaltsgeräten
viel Fortschritt erzielt worden. Andererseits versteht sich allgemein,
dass es wünschenswert
wäre, die
Lärm- oder Schallabgaben
weiter zu reduzieren, und dass dies ein weiterer Schritt in Richtung
auf das erwünschte
Ziel der vollkommen nahtlosen Integration derartiger Geräte in die
volle Bandbreite von privaten und gewerblichen Umgebungen sein wird.
Es wäre
daher wünschenswert,
wenn andere Verfahren und Vorrichtungen jenseits der bekannten Isolierungs-,
Ausgleichs- und Energieeffizienzansätze verfügbar wären, um den von derartigen
geräuscherzeugenden
Haushaltsgeräten
abgegebenen Geräuschpegel
zu reduzieren.
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Kurze Darstellung der Erfindung
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Zur
Erzielung dieser zusammengenommenen Ziele ist es demgemäß eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Lärmverringerungsvorrichtung
zum Verändern
von vorbestimmten Geräuschpegeln
von geräuscherzeugenden
Einrichtungen, wie einem Haushaltsgerät, bereitzustellen, wobei die Lärmverringerungsvorrichtung
effiziente Schallreduzierung bei verhältnismäßig geringen Kosten bereitstellt.
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Darüber hinaus
und gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Lärmverringerungsvorrichtung
zum passiven Verändern
von Schall auf eine Weise bereitgestellt, die vorbestimmte Geräuschpegel
einer geräuscherzeugenden
Einrichtung verringert. Die Lärmverringerungsvorrichtung
enthält
mindestens einen piezoelektrischen Sensor, der bezüglich der
geräuscherzeugenden
Einrichtung so angeordnet ist, dass der mindestens eine piezoelektrische
Sensor durch Schallwellenenergie beeinflusst wird, die von der geräuscherzeugenden
Einrichtung abgegeben wird, wobei der mindestens eine piezoelektrische
Sensor betriebsfähig
ist, derartige Schallwellenenergie in ein elektrisches Schallsignal
umzuwandeln. Die vorliegende Erfindung enthält ferner eine elektrische
Schaltung, die mit dem mindestens einen piezoelektrischen Sensor
zum Empfangen des elektrischen Schallsignals in elektrischer Kommunikation
steht, wobei die elektrische Schaltung einen Masseanschluss enthält und konfiguriert
ist, um das elektrische Schallsignal an den Masseanschluss zu leiten,
wodurch das außerhalb
der geräuscherzeugenden
Einrichtung zu hörende
Geräusch
reduziert wird.
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Der
mindestens eine piezoelektrische Sensor kann vom Folientyp oder
vom Keramiktyp sein. Die elektrische Schaltung der vorliegenden
Erfindung kann außerdem
mindestens einen Widerstand zum Abgeben mindestens eines Teils des
elektrischen Schallsignals als Wärme
enthalten. Außerdem
kann die vorliegende Erfindung eine Reihe piezoelektrischer Sensoren
enthalten, die bezüglich
der geräuscherzeugenden
Einrichtung in beabstandeten Intervallen angeordnet sind. Die Reihe
kann nur Foliensensoren, nur Keramiksensoren oder eine Mischung davon
enthalten.
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Gemäß eines
Aspekts der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der geräuscherzeugenden Einrichtung
um einen Geschirrspüler
mit einer Pumpe handeln, und der mindestens eine piezoelektrische
Sensor ist bezüglich
der Pumpe so angeordnet, dass der mindestens eine piezoelektrische
Sensor durch Schallwellenenergie beeinflusst wird, die von der Pumpe
abgegeben wird. Darüber
hinaus kann es sich bei der geräuscherzeugenden
Einrichtung um einen Geschirrspüler
mit einer Pumpe und einem Geschirrspülabteil handeln, wobei die
Reihe piezoelektrischer Sensoren mindestens einen Sensor, der in der
geräuscherzeugenden
Einrichtung zum Erfassen des Pumpengeräuschs, und mindestens einen
weiteren Sensor enthält,
der neben dem Geschirrspülabteil
zum Erfassen von Geräusch
angeordnet ist, das durch das in dem Geschirrspülabteil zirkulierende Wasser
erzeugt wird.
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Die
Lärmverringerungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung kann an verschiedene Haushaltsgeräte angepasst
werden. Dazu kann ein aus der Gruppe umfassend einen Geschirrspüler, eine Waschmaschine,
einen Wäschetrockner,
einen Kühlschrank,
eine Belüftungseinrichtung,
einen Weinkühler,
eine Espressomaschine, eine Nahrungsmittelmischmaschine, einen Nahrungsmittelverarbeiter, eine
Saftzentrifuge, einen Entsafter und einen Abfallzerkleinerer ausgewählt sein.
Hier wird der mindestens eine piezoelektrische Sensor durch Schallwellenenergie
beeinflusst, die von der ausgewählten
geräuscherzeugenden
Einrichtung abgegeben wird, wobei der mindestens eine piezoelektrische
Sensor betriebsfähig
ist, um derartige Schallwellenenergie in elektrische Schallsignale
umzuwandeln.
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Die
vorliegende Vorrichtung kann konfiguriert sein, um in Koordination
mit verschiedenen Betriebsmoden des Hostgeräts betrieben zu werden. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, einer Lärmverringerungsvorrichtung
zum Verändern
vorbestimmter Geräuschpegel einer
geräuscherzeugenden
Einrichtung, enthält
die Lärmverringerungsvorrichtung
mindestens einen piezoelektrischen Sensor, der bezüglich der
geräuscherzeugenden
Einrichtung zum Erfassen von Schallwellenenergie, die davon abgegeben
wird, und zum Umwandeln der Schallwellenenergie in ein elektrisches
Signal angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung enthält ferner
eine erste elektrische Schaltung, die mit dem mindestens einen piezoelektrischen Sensor
zum Empfangen des elektrischen Schallsignals in elektrischer Kommunikation
steht, wobei die erste elektrische Schaltung einen Masseanschluss enthält und konfiguriert
ist, um das elektrische Schallsignal an den Masseanschluss zu leiten,
und eine zweite elektrische Schaltung in Form einer Steuerschaltung,
die mit der ersten elektrischen Schaltung zum Steuern ihres Betriebs
in elektrischer Kommunikation steht, wobei die Steuerschaltung mindestens zwei
gezielt aktivierbarer Betriebsmoden aufweist, einschließlich eines
ersten Modus für
Echtzeitüberwachung
des zweiten elektrischen Signals zum Steuern der dritten elektrischen
Schaltung in Reaktion darauf, und einen zweiten Modus zum Betreiben
der dritten elektrischen Schaltung in Verbindung mit vorbestimmten
Betriebsmoden der geräuscherzeugenden
Einrichtung, wodurch das außerhalb
der geräuscherzeugenden
Einrichtung zu hörende
Geräusch verringert
wird.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann außerdem eine Reihe piezoelektrischer
Sensoren enthalten, die bezüglich
der geräuscherzeugenden
Einrichtung in beabstandeten Intervallen angeordnet sind. Bei dem
piezoelektrischen Sensor kann es sich je nach Bedarf um einen Sensor
vom Folientyp oder vom Keramiktyp handeln.
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Wie
bei der zuvor erläuterten
Ausführungsform
kann die Erfindung einen Geschirrspüler mit einer Pumpe enthalten
und der mindestens eine piezoelektrische Sensor ist bezüglich der
geräuscherzeugenden
Einrichtung zum Erfassen des Pumpengeräuschs angeordnet. Außerdem kann
die vorliegende Erfindung einen Geschirrspüler mit einer Pumpe und einem
Geschirrspülabteil
umfassen, wobei die Reihe piezoelektrischer Foliensensoren mindestens
einen Sensor, der bezüglich
der geräuscherzeugenden Einrichtung
zum Erfassen des Pumpengeräuschs, und
mindestens einen Sensor enthält,
der bezüglich des
Geschirrspülabteils
zum Erfassen von Geräusch angeordnet
ist, das von dem in dem Geschirrspülabteil zirkulierenden Wasser
erzeugt wird.
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Gemäß der zuvor
erörterten
Ausführungsformen
kann das geräuscherzeugende
Element einer Einrichtung zugeordnet sein, die aus der Gruppe bestehend
aus einem Geschirrspüler,
einer Waschmaschine, einem Wäschetrockner,
einem Kühlschrank, einer Belüftungseinrichtung,
einem Weinkühler,
einer Espressomaschine, einer Nahrungsmittelmischmaschine, einem
Nahrungsmittelverarbeiter, einer Saftzentrifuge, einem Entsafter
und einem Abfallzerkleinerer ausgewählt ist, und der mindestens
eine piezoelektrische Sensor wird durch Schallwellenenergie beeinflusst,
die von der ausgewählten
geräuscherzeugenden
Einrichtung abgegeben wird, wobei der mindestens eine piezoelektrische
Sensor betriebsfähig
ist, derartige Schallwellenenergie in das elektrische Schallsignal
umzuwandeln.
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Die
vorliegende Erfindung kann an verschiedene Geräte zunehmender Komplexitätsgrade
angepasst werden und stellt Lärmverringerungsfähigkeiten
bereit, die über
das hinausgehen, was mit bekannten Isolierungs-, Ausgleichs- und
Energieeffizienzansätzen
alleine erzielbar ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Vorderansicht im Teilschnitt eines Geschirrspülers, der
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist;
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2 ist
eine schematische Ansicht einer elektrischen Schaltung der vorliegenden
Erfindung gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform davon;
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3 ist
eine Vorderansicht im Teilschnitt eines Geschirrspülers, der
mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung konfiguriert ist; und
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4 ist
eine schematische Ansicht einer elektrischen Schaltung der vorliegenden
Erfindung gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform davon.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 wird
in einer Vorderansicht im Teilschnitt ein Geschirrspüler 10 dargestellt; es
sei darauf hingewiesen, dass dieser Geschirrspüler 10 im Folgenden
als ein beispielhaftes Gerät
mit darin angeordneten geräuscherzeugenden
Komponenten beschrieben wird und das dazu geeignet ist, mit einer
Ausführungsform
der passiven Lärmverringerungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung konfiguriert zu werden, um die Geräuscheigenschaften des
Geschirrspülers
günstig
zu verändern.
Es sei außerdem
darauf hingewiesen, dass die hinsichtlich des vorliegenden Geschirrspülers 10 angewendeten Lärmverringerungsverfahren
und -vorrichtungen ebenfalls auf andere geräuscherzeugende Gegenstände, einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf eine Waschmaschine, einen Wäschetrockner,
einen Kühlschrank,
eine Belüftungseinrichtung,
wie beispielsweise eine Dunstabzugshaube, einen Weinkühler, einer
Espressomaschine, einer Nahrungsmittelmischmaschine, einem Nahrungsmittelverarbeiter,
einer Saftzentrifuge, einem Entsafter und einem Abfallzerkleinerer
anwendbar ist. All diese Gegenstände
haben eine Art von geräuscherzeugender
Vorrichtung oder Einrichtung gemeinsam. Fachleuten auf dem Gebiet
sollte ersichtlich sein, dass, wie im Folgenden ausführlicher
beschrieben werden wird, die Sensoren in dem Bereich des geräuscherzeugenden
Elements in der Einrichtung strategisch platziert werden sollten,
so dass sie die davon abgegebenen Geräusche erfassen können.
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Außerdem sei
darauf hingewiesen, dass die Erfindung betriebsfähig ist, um Schallenergie zu
verringern, die als „Lärm" beschrieben werden
kann, der außerhalb
des Gehäuses
oder Behälters
eines der oben genannten Geräte
gehört
werden kann, oder anderer Geräte,
die sich für
eine derartige Technologie eignen. Wenn hierin von Lärm oder
Geräusch
gesprochen wird, ist ein gewisses Maß an Subjektivität involviert,
da der Begriff Lärm
im Allgemeinen ein harsches oder unangenehmes Geräusch bezeichnet. Die
vorliegende Erfindung ist konfiguriert, um Geräusche allgemein zu verringern,
und ist grundsätzlich darauf
ausgelegt, die von Geräten
abgegebenen Geräusche
zu verändern.
Während
eine solche Geräuschveränderung
gemäß einigen
Hörern
nicht zu Lärmverringerung
führen
wird, sollte demgemäß eine solche
Geräuschveränderung,
wenn sie als Lärmverringerung
bezeichnet wird, nicht als über
den Schutzumfang und die Idee der vorliegenden Erfindung hinausgehend
angesehen werden.
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Weiter
mit Bezug auf 1 enthält ein Geschirrspüler 10 ein
Waschabteil 12, das ein oder mehrere Ablagen 14 zum
Halten von zu reinigenden Tellern oder anderen Haushaltsgegenständen enthält. Durch
eine Pumpe 16, die unterhalb des Waschabteils 12 in
einem Pumpgehäuse
oder -bereich 18 angeordnet ist, welche gegebenenfalls
strukturell von dem Waschabteil 12 isoliert sind, wird
Wasser durch den Geschirrspüler 10 getrieben.
Der besondere dargestellte Geschirrspüler 10 enthält einen
Strömungsheizer 20,
der Wasser von der Pumpe 16 empfängt und das erwärmte Wasser
in das Waschabteil 12 durch Wasserleitungen 22 liefert.
Wie erwartet werden kann, kann durch die Pumpe 16, den
Strömungsheizer 20,
das durch die Wasserleitungen 22 strömende Wasser sowie durch die
Wasserbestrahlung in dem Waschabteil 12 Geräusch entstehen.
Obwohl Komponenten wie die Pumpe 16 auf eine Weise ausgewählt und
in dem Geschirrspüler 10 montiert
sind, die dazu ausgelegt ist, Lärm
zu reduzieren, wird außerhalb
des Geräts
zu hörender
Lärm oder
Geräusch nicht
vollständig
eliminiert.
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Gemäß der einen
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden piezoelektrische Foliensensoren 24a, 24b und 24c in
dem Pumpengehäuse 18 in
einem Bereich neben der Pumpe 16 oder in einem Bereich
platziert, der ausreichend ist, damit sie Schallwellenenergie von
der Pumpe 16 empfangen. Die piezoelektrischen Foliensensoren 24a, 24b und 24c sind
an Masse angeschlossen, um das Schallsignal an Masse zu leiten.
Die oben als piezoelektrische Foliensensoren erläuterte Sensoren könnten alternativ
als keramische Sensoren ausgebildet sein, um unter anderem ein Wasserwiderstandsmaß in den
Sensoren bereitzustellen.
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Die
piezoelektrischen Foliensensoren empfangen Schallwellenenergie und
vibrieren dadurch. Wie bei jeder piezobasierten Einrichtung werden
solche Vibrationen durch die Piezoeinrichtung in elektrische Energie
umgewandelt. Wie in 2 zu sehen, in der eine weitere
bevorzugte Ausführungsform
der Lärmverringerungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird, wird die Lärmverringerungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung bei 26 dargestellt und enthält einen
Widerstand 28, der in der Schaltung zwischen einem piezoelektrischen Sensor
(hier zu Veranschaulichungszwecken der bei 24b dargestellte
Sensor) und einen Masseanschluss 30 platziert sein kann,
um einige der elektrischen Energie, die durch den piezoelektrischen
Sensor erzeugt wird, als Wärme
abzugeben.
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Mit
Bezugnahme nun auf 3 wird der Geschirrspüler 10 gezeigt,
der mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Lärmverringerungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist und mit einer Reihe
von piezoelektrischen Sensoren 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f, 24g, 24h, 24i, 24j, 24k und 241 ausgestattet
ist, die in den Bereichen des Motorgeräuschs, des Strömungsgeräuschs und
anderer Vibrationsgeräusche
strategisch angeordnet sind, um einen erheblichen Anteil der Schallenergiewellen,
die durch die Einrichtung erzeugt werden, zu empfangen und in elektrischen
Strom umzuwandeln, der der Lärmverringerungsvorrichtung 26 zugeführt wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist geeignet, um in einem Echtzeitüberwachungsmodus
verwendet zu werden oder kann mit jeweiligen Geräten koordiniert werden, um
während
verschiedener Betriebsmoden des Geräts betrieben zu werden. Beispielsweise
und mit Bezugnahme auf 3 kann der Geschirrspüler 10 einen
Waschzyklus, einen Spülzyklus
und einen Trockenzyklus enthalten. Die Wasch- und Spülzyklen könnten abhängig von
der inneren Struktur des Geschirrspülers einen Geräuschpegel
erzeugen, der für einen
Hausbewohner in der Nähe
des Geschirrspülers
wahrnehmbar ist. Der Trockenzyklus ohne sich bewegendes Wasser würde, wenn überhaupt,
sehr wenig derartiger erfassbarer Schallenergie erzeugen. Zu Zwecken
der Klarheit ist der Geschirrspüler 10 mit
einem Auswahlschalter 44, Anzeigelampen 46, von
denen eine Anzeigelampe beleuchtet ist, und Grundsteuerschaltern 48 dargestellt.
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Unter
Bezugnahme auf 3 und 4 ist der
Echtzeitüberwachungsmodus
aktiviert, wenn sich der Schalter 44 in einer ersten Position
befindet, wie in 4 zu sehen ist, und die Piezofolienelemente und
die zugeordnete Schaltung sind zu jeder Zeit voll betriebsfähig. Wenn
der Schalter in die durch den Pfeil 52 in 4 gezeigte
Richtung in seine zweite Position bewegt wird (nicht gezeigt), wird
sein Betrieb abhängig
von dem gegenwärtig
in dem Waschabteil 12 des Geschirrspülers 10 ausgeführten Betriebsmodus.
Eine solche Modusschaltung ist allgemein bei 50 veranschaulicht.
Fachleuten auf dem Gebiet der Geschirrspülersteuerelektronik wird ersichtlich
sein, dass die vorliegende Erfindung leicht für eine derartige Steuerschaltung
zum Auswählen
des Betriebsmodus der Lärmverringerungsvorrichtung 26 der
vorliegenden Erfindung im Lichte des Betriebmodus des Geschirrspülers 10 ausgelegt
werden kann.
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In
Betrieb und mit Bezug auf 3 und 4 kann
ein Bediener den Echtzeit- oder den koordinierten Modus unter Verwendung
des Auswahlschalters 44 auswählen. Wird der Echtzeitmodus ausgewählt, befinden
sich die Sensoren 24a–24l,
wie in 3 zu sehen, in fortwährendem Betrieb, so lange,
wie der Geschirrspüler
betriebsfähig
ist, wie durch die Grundsteuerschalter 48 ausgewählt. Wird der
koordinierte Modus unter Verwendung des Auswahlschalters 44 ausgewählt, erfolgt
der Betrieb der vorliegenden Vorrichtung in Koordination mit den
Betriebsmoden des Geschirrspülers.
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Unabhängig von
der Auswahl empfangen die Sensoren 24a–24l, wenn die vorliegende
Vorrichtung aktiviert ist, Schalldruckwellen von den geräuscherzeugenden
Komponenten und werden dadurch angeregt, um die Schalldruckwellenenergie
in elektrischen Strom umzuwandeln, was hier als Schallsignal bezeichnet
wird. Wie in der Natur des hierin beschriebenen passiven Systems
liegt, kann das Schallsignal dann direkt an Masse geleitet werden
oder durch die Widerstände 16 auch
als Wärme
abgegeben werden.
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Durch
das Obige stellt die vorliegende Erfindung eine einfache und effektive
passive Vorrichtung zum Verringern von durch gewisse Haushaltsgeräte abgegebenem
Lärm bereit.
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Für Fachleute
versteht sich daher leicht, dass sich die vorliegende Erfindung
für eine
bereite Verwendbarkeit und Anwendung eignet. Während die vorliegende Erfindung
in allen gegenwärtig
vorhersehbaren Ausführungsformen
beschrieben wird, kann es andere unvorhersehbare Ausführungsformen
und Adaptionen der vorliegenden Erfindung sowie Variationen, Modifikationen
und äquivalente
Anordnungen geben, die nicht von dem Wesen oder dem Umfang der vorliegenden
Erfindung abweichen. Die vorstehende Beschreibung soll die vorliegende Erfindung
nicht einschränken
oder so ausgelegt werden oder derartige weitere Ausführungsformen,
Adaptionen, Variationen, Modifikationen und äquivalente Anordnungen anderweitig
ausschließen,
wobei die vorliegende Erfindung nur durch die hier beigefügte Ansprüche und
deren Äquivalente
beschränkt
ist.