JP2000140482A

JP2000140482A - ドラム式洗濯機

Info

Publication number: JP2000140482A
Application number: JP10321676A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kasahara; 雅之笠原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2000-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】脱水時の外槽振動エネルギーを水の揺動エネル
ギーに変えて効果的に散逸させ、フレームや床面に伝わ
る振動を低減できる信頼性が高い低振動ドラム式洗濯機
を提供する。【解決手段】外槽に取り付けた、水を揺動可能に保持で
きる容器と、給排水管および弁、およびそれらを制御す
る装置を有するドラム式洗濯機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドラム式洗濯乾燥
機，渦巻き式洗濯機などの低振動化に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ドラム式洗濯機は、一般に水平軸まわり
にドラムが回転して洗濯，脱水，乾燥を行う横軸タイプ
の構造となっている。そのため、洗濯が終わると、水分
を多く含んだ洗濯物はドラム内下方にたまり、その後の
脱水工程でドラムが高速回転する際にアンバランスとし
て作用し、回転ドラムを内包する外槽の振動を大きくす
るとともに、吊りばね，ダンパ，洗濯機フレーム，脚部
を通して床面にも多大な振動を伝達する。

【０００３】この問題を解決する方策として、脱水工程
初期に低速で回転して洗濯物を周方向に均等に分散さ
せ、アンバランスによる振動外力を少なくするような運
転制御や、外槽の振動を摩擦ダンパによるダンピング効
果により抑える方法が主として用いられている。

【０００４】前者では脱水工程初期にアンバランス量が
大きい場合にドラムを反転するアンバランス修正工程を
設けたり、アンバランス修正工程を行ってもアンバラン
スが小さくならない場合には脱水を低速長時間で行う工
程を設けるなどの例がある。

【０００５】後者の例としては、特開平4−364894号公
報や特開平6−154472号公報などに記載されている例が
あり、摩擦ダンパの特性を二段階にして、振動振幅が大
きい時にはダンパの減衰力を大きくし、振動振幅が小さ
いときにはダンパの減衰力を小さくすることにより、こ
れを用いたドラム式洗濯機の脱水起動時における外槽振
動の共振点付近での大振動を防止するとともに、高速定
常脱水時における振動の床への伝達力を小さくするよう
にしたものがある。

【０００６】また、外槽に動吸振器を取り付ける方法も
知られており、特開平8−309083 号公報では、外槽下部
に洗濯水タンクを設け、外槽とタンク間に板ばね，ダン
パを装着して、動吸振器を構成し、外槽の振動エネルギ
ーを外槽とタンク間の相対振動のエネルギーに変え、ダ
ンパによりエネルギーを散逸させることにより、振動を
低減する方法を提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術の中
で、アンバランス修正工程を設け洗濯物の偏りによって
生じるアンバランスの低減を図る方法は、振動の発生段
階における原因を少なくするために有効な手段である
が、この工程を繰り返す場合、何度も脱水起動を試みる
必要が生じる。高速脱水起動前にはある程度周方向に均
等に分布させるような中間回転数での運転が必要であ
り、いくつか存在する外槽振動の固有振動数付近の回転
数で運転する必要が生じて大きい振動を生じることがあ
る。

【０００８】また、上記の特開平4−364894号公報や特
開平6−154472号公報などに記されている従来技術は、
ドラム式洗濯機の脱水時の振動に関して、外槽支持部の
摩擦ダンパの減衰特性を二重とすることにより、振動振
幅が大きい起動共振時の外槽の振幅を抑えるとともに、
定常脱水時の振動伝達も低く抑えようとするものであ
る。しかし、上記摩擦ダンパはある定まった方向のみに
減衰として作用し、摺動方向以外の振動に対しては減衰
として作用せず、高い剛性を持って外槽の振動をそのま
まフレームに伝達し、さらに脚部を通して床面へも振動
を伝達する。

【０００９】また、上記の特開平8−309083 号公報に記
載されている従来技術は、外槽と、外槽に取り付けた洗
濯水タンクとの間の相対振動を利用したものであるが、
タンクの振動による他部位との衝突，振動スペースの確
保、また、取付部の疲労などに対する信頼性の面に問題
がある。

【００１０】本発明の目的は、外槽に水を揺動可能に貯
える容器を付加し、外槽振動のエネルギーを容器内の水
の揺動エネルギーに変えることにより、外槽振動のフレ
ームおよび床面への伝達を低減できる構造を実現するも
のである。

【００１１】また、水の揺動を利用するため、高速起動
前の中間回転数付近にある固有振動モードなど、外槽の
いくつかの振動モードの振動低減に関して有効であり、
かつ、信頼性の高い低振動ドラム式洗濯乾燥機を実現す
るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のドラム式洗濯機
は、請求項１に記載したように、洗濯機本体と、本体に
弾性支持され水を保持する外槽と、外槽内に位置して軸
受で外槽に支持され、洗濯物を内包して水平軸周りに回
転する多孔性の回転ドラムと、ばね，ダンパ等の支持
系，駆動系，給排水系，乾燥系，制御系などからなるド
ラム式洗濯機において、外槽に取り付けられ水を保持す
る容器と、該容器へ給水するための配管および弁、排水
するための配管および弁、および、給排水を制御するた
めの制御装置を有し、脱水時、容器内に部分的に水を注
入して揺動可能な構造としたものである。

【００１３】本発明のように、外槽に揺動可能に水を保
持する容器を備えることにより、外槽の振動エネルギー
を水の揺動エネルギーに変換し、外槽の振動を抑制する
ことができる。

【００１４】また、本発明の請求項２に記載のドラム式
洗濯機は、請求項１において、容器内の水のある揺動モ
ードの固有振動数を、その揺動モードを引き起こす外槽
の振動モードの固有振動数に近くしたものである。

【００１５】これにより、外槽振動が大きくなる共振点
付近において、外槽振動と水の揺動との間のエネルギー
変換が行われやすくなり、外槽の共振時の大振動を抑制
することができる。

【００１６】また、本発明の請求項３に記載のドラム式
洗濯機は、請求項１または請求項２において、容器内の
水の揺動方向に金網や多孔板などの仕切りを設けたもの
である。

【００１７】これにより、水の揺動エネルギーが仕切り
の抵抗により散逸され、振動系の持つ運動エネルギーを
小さくすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明の実施の
形態について説明する。図１は本発明の実施例を示した
ドラム式洗濯機の全体図であり、一般的なドラム式洗濯
機の外槽下部に水を保持できる容器および給排水管およ
び弁を取り付けた構造となっている。

【００１９】図１を用いて、ドラム式洗濯機の構造，振
動系の構成、および、振動の床への伝達のしかたについ
て説明する。

【００２０】図１において、１は洗濯機のフレーム、２
は吊ばね４によってフレーム１に弾性支持され、水を保
持する外槽、３は外槽２内に位置し、水平軸を回転軸と
して回転しうるように軸受１３で外槽２に支持されたド
ラム、５は洗濯物を出し入れする扉、６はおもに洗濯物
の飛び出しや水のもれを防止するベローズ、７は洗濯物
を持ち上げるリフタ、８は外槽２の振動を吸収低減する
ダンパである。ドラム３はモータ１０による動力がベル
ト１２，プーリ１１により伝達されて回転するように連
結されている。

【００２１】次に同じ図１を用いて振動系の構成および
床への振動伝達経路について説明する。

【００２２】外槽２が主な振動体であり、外槽２は吊ば
ね４およびダンパ８によってフレーム１に支持されてい
る。振動源は主として回転ドラム３内にある洗濯物の偏
り（アンバランス）によって生じる遠心力の変動であ
り、回転ドラム３を外槽２に対して剛に支えている軸受
１３を通して外槽２に伝えられる。すなわち、アンバラ
ンスによって生じる遠心力変動を外力として、ドラム３
と外槽２がほぼ一体となってフレーム１に対して振動す
る。

【００２３】外槽２の振動は上記吊ばね４，ダンパ８の
他にベローズ６によってもフレーム１に伝達される。フ
レーム１へ伝達された振動は最終的には脚９を通して床
面に伝達する。

【００２４】次に図１のように外槽に水が揺動できるよ
うに保持された容器を取り付けた時の外槽の振動低減効
果について説明する。洗濯物のアンバランスなどにより
外槽が振動すると、その振動エネルギーの一部は容器内
の水の揺動エネルギーに変換される。水が揺動すれば、
造波抵抗や、容器壁面と水との摩擦抵抗などにより、水
の揺動エネルギーは熱エネルギーに変換される。この結
果、外槽の振動エネルギーの一部はフレームに伝達され
ることなく散逸され、振動低減を実現することができ
る。

【００２５】次に、図２を用いて、揺動する水を有する
容器の簡単な実施例として直方体容器を用いた場合の、
容器内の水の揺動固有振動数について説明する。

【００２６】図２（ａ）においてＬは水槽の一水平方向
の長さ、Ｂはもう一方の水平方向長さであり、Ｈは静止
時の水の深さである。この容器が長さＬの方向に振動す
る時の水の揺動固有振動数ω_L は以下のようになる。

【００２７】

【数１】Ｌ（ω_L)²／ｇ＝π・(ｓ²＋(ｋＬ／Ｂ)²)^0.5・tanh{(πＨ／Ｌ) ・(ｓ²＋(ｋＬ／Ｂ)²)^0.5｝ …（１）ここでｓ，ｋは水の揺動する形によるパラメータであ
り、単純な図２（ｂ）のような場合にはｓ＝１，ｋ＝０
である。

【００２８】次に図２のような容器を外槽に取り付けた
時の外槽振動の様子について図３を用いて説明する。図
３は外槽の固有振動数の一つであるω₀ に近い揺動固有
振動数を有する容器を外槽に取り付けた場合、および、
取り付けていない場合の外槽の振動振幅を示したもので
ある。容器を取り付けていない場合には、外槽の固有振
動数付近の振動数で共振が起こり振幅が大きくなるが、
容器を装着した場合には共振点が分かれ、最大振幅は低
下する傾向を示す。

【００２９】この共振点付近では水の揺動は大きくなる
が、外槽の最大振幅は容器のない場合に比べて低下し、
共振点付近での運転や共振点通過時の外槽振動あるい
は、床への振動伝達力が低減できる。

【００３０】この様子は外槽にばね，質量，ダンパから
なる動吸振器を取り付けた場合と類似しているが、動吸
振器の場合には動吸振器が外槽に対して大きく振れ、他
の部位に衝突したりするために信頼性面で問題があるの
に対し、本発明のように水の揺動を使用した場合には容
器内で水が大きく揺動するものの、衝突など他部位との
接触がなく信頼性の高い低振動ドラム式洗濯機が実現で
きる。

【００３１】図４は本発明の請求項２の実施例に関し、
いくつかの外槽の振動モードに対して有効に振動を低減
できるような容器の寸法等の決め方についての説明図で
ある。

【００３２】図４（ａ）は外槽が左右に並進振動するモ
ード、図４（ｂ）は前後に回転振動するモードに対する
容器内の水の揺動の様子を示したものである。これらの
振動モードの固有振動数は、通常、外槽が上下に振動す
るモードの固有振動数に比べて低く、高速脱水起動前の
中間回転数の付近に存在することが多い。そのため、中
間回転数付近で大きい振動が発生することがあり、これ
らのモードの振動を低減することも必要となっている。

【００３３】これらのモードの振動を抑制するための容
器寸法等の決め方を以下に示す。

【００３４】図４（ａ）に示したような外槽の左右並進
振動モードに対しては、その固有振動数をω_L とする
と、（１）式においてｓ＝１，ｋ＝０として、

【００３５】

【数２】Ｌ（ω_L)²／ｇ＝π・tanh（πＨ／Ｌ） …（２）また、図４（ｂ）に示したような外槽の前後回転振動モ
ードに対しては、その固有振動数をω_B とすると、同様
にして、

【００３６】

【数３】Ｂ（ω_B)²／ｇ＝π・tanh（πＨ／Ｂ） …（３）とすることにより、各振動モードの固有振動数をそのモ
ードの振動によって生じる水の揺動固有振動数に一致ま
たは近づけることができる。

【００３７】したがって、水深Ｈを適当に決めれば、
（２)，(３）の連立方程式を解くことにより容器の寸法
Ｌ，Ｂを決めることができる。本実施例によれば、アン
バランスによって生じる外槽の左右並進振動と前後回転
振動の両方に対して振動低減を実現することができる。

【００３８】次に本発明の請求項３に関する実施例を図
５および図６に示す。図５は容器内に仕切り２５を設け
た様子を示している。仕切りには図６（ａ）に示すよう
な多孔板、または図６（ｂ）に示すような金網などを用
いる。上記のような仕切りを設置することにより、水の
揺動エネルギーを抵抗損失により効果的に散逸させるこ
とにより、効果的に振動低減を実現することができる。

【００３９】また、仕切りの位置は、その仕切りを通過
する水の速度の大きいところに設置すれば抵抗によるエ
ネルギー損失が大きく効果的であり、本実施例では容器
中央に設けている。

【００４０】以上の実施例において、容器内への給水は
水道から直接給水してもよいが、洗濯後の排水を用いて
もよい。洗濯後の排水を利用すれば、より節水性の高い
低振動ドラム式洗濯機が実現できる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、外槽に水が揺動できるように保持された容器
を取り付け、外槽の振動エネルギーを水の揺動エネルギ
ーに変えて散逸させることにより、信頼性が高く、低振
動のドラム式洗濯機を提供することができる。

【００４２】また、請求項２の発明によれば、外槽振動
のエネルギーと水の揺動エネルギーとの間の変換が起こ
りやすくなるとともに、請求項３の発明によれば、水の
揺動エネルギーを効果的に散逸することができ、振動低
減効果を大きくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すドラム式洗濯機の全体構
造を示す側断面図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は直方体容器の例および容器
寸法と水の揺動固有振動数の関係について説明する斜視
図。

【図３】容器取付の有無と外槽振動の関係を説明する特
性図。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の請求項２に関する
容器寸法の決め方の実施例を説明する平面図及び側面
図。

【図５】本発明の請求項３に関する容器内に仕切りを設
置した実施例を説明する斜視図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は容器内仕切りの具体的形状
を説明する側面図。

【符号の説明】

１…フレーム、２…外槽、３…ドラム、４…吊ばね、５
…扉、６…ベローズ、７…リフタ、８…ダンパ、９…
脚、１０…モータ、１１…プーリ、１２…ベルト、１３
…軸受、１４…排水ポンプ、２１…容器、２２…給水
管、２３…排水弁、２４…配水管、２５…仕切り。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗濯機本体と、本体に弾性支持され水を保
持する外槽と、外槽内に位置して軸受で外槽に支持さ
れ、洗濯物を内包して水平軸周りに回転する多孔性の回
転ドラムと、ばね，ダンパ等の支持系，駆動系，給排水
系，乾燥系，制御系などからなるドラム式洗濯機におい
て、外槽に取り付けられ水を保持する容器と、該容器へ
給水するための配管および弁、排水するための配管およ
び弁、および給排水を制御するための制御装置を有し、
脱水時、容器内に部分的に水を注入して揺動可能とした
ことを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項２】請求項１において、容器内の水のある揺動
モードの固有振動数を、その揺動モードを引き起こす外
槽の振動モードの固有振動数に近くしたことを特徴とす
るドラム式洗濯機。
【請求項３】請求項１または請求項２において、容器内
の水の揺動方向に仕切りを設けたことを特徴とするドラ
ム式洗濯機。