JP2009050435A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】外槽の重量を重くすることなく、脱水起動時の振動を低減する。
【解決手段】外枠１内に前上がりに傾斜させて外槽２を設け、前記外槽を下方から弾性支持する支持手段３と、前記外槽の上部を弾性支持する上部支持手段４とを備え、前記支持手段３は、前記ドラム５の回転軸５ｃと直行するように上部を後方へ傾斜させて前記ドラム５の重心位置を下方より支持するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、衣類等の洗濯を行う洗濯機に関するものである。

従来、この種の洗濯機は、衣類の偏心荷重による脱水起動時の外槽の大きな振動を抑えるために外槽の重量を重くしていた（例えば、特許文献１参照）。図１０に示すように、本体１と、本体１内にサスペンション２によって支持された外槽３と、外槽３内に水平軸を中心に回転する洗濯兼脱水槽４と、洗濯兼脱水槽４を駆動するモータ５と、外槽３の下部と本体１との間に設けたダンパー６と、外槽３に設け、その振動具合に応じて水を溜める振動抑制用のタンク７とを備えたものであり、脱水起動時にはこのタンク７に水を満たし、脱水起動時の大きな振動は、タンク７に満たした水の重量によって抑えることができるようにしたものである。
特開平５−１３１０７５号公報

しかしながら、前記従来の構成のように、タンク７に水を満たし、水の重量を増すことによって外槽３の振動を抑えようとした場合、外槽３を支持するサスペンション２やダンパー６にかかる負荷も増してしまうために耐久性が低下する。また、タンク７内の水の揺動エネルギを利用して制振効果を得る場合も、水の揺動モードの固有振動数を、外槽３の共振周波数に近くなるように調整する必要があり、その外槽３の共振周波数は、衣類の量によって変化するため、調整が困難である。また、振動抑制のための新たなタンク７を設ける必要が生じることから、コストも増加するという問題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、外槽の重量を重くすることなく、脱水起動時の振動を低減することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、外槽を下方から弾性支持する支持手段と、前記外槽の上部を弾性支持する上部支持手段とを備え、前記支持手段は、前記ドラムの回転軸と直行するように上部を後方へ傾斜させて前記ドラムの重心位置を下方より支持するようにしたものである。

これによって、脱水運転中に洗濯物の偏心荷重により発生する脱水起動時の外槽の大きな振動を、支持手段による振動を増大させる余分な反力を発生させることなく、低減することができる。特に、外槽の外枠への衝突を引き起こし、外枠の移動や大きな騒音の原因になっていた脱水起動の初期に発生する振動を効果的に低減することができる。

本発明の洗濯機は、新たな振動抑制機構を設けることなく、外槽の振動を低減させることができ、洗濯機の重量を重くすることがないので、外槽を支持する支持手段への負荷を増やすことがなく、耐久性を下げずに、防振性能を向上することができる。

第１の発明は、外枠と、前記外枠内に前上がりに傾斜させて弾性支持した外槽と、前面側に開口部を設けて前記外槽内に回転可能に設けられた筒状のドラムと、前記ドラムを回転駆動する駆動手段と、前記外槽を下方から弾性支持する支持手段と、前記外槽の上部を弾性支持する上部支持手段とを備え、前記支持手段は、前記ドラムの回転軸と直行するように上部を後方へ傾斜させて前記ドラムの重心位置を下方より支持するようにしたことにより、外槽が振動した時に、前記支持手段に、前記支持手段が振動低減効果を持つ方向、この場合は、ドラムの回転軸と直交する方向以外への余分な力がかからないようにすることができ、その結果、前記外槽に前記支持手段からの余分な反力を発生させずに前記外槽の振動を効果的に低減させることができる。また、前記支持手段へ余分な力がかからないことにより、前記支持手段の耐久性を向上させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の支持手段は、ドラムの前部を支持する前部支持手段と、前記ドラムの後部を支持する後部支持手段を有し、前記前部支持手段および後部支持手段を略平行に設けたことにより、外槽を支持する際の安定性を向上させ、前記支持手段による振動低減効果をさらに向上させることができる。また、前記前部支持手段および後部支持手段を略平行に設けていることにより、第１の発明と同様に、前記外槽が振動した時に、前記支持手段に、前記支持手段が振動低減効果を持つ方向以外への余分な力がかからないようにすることができ、前記支持手段の耐久性を向上させることができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の前部支持手段および後部支持手段は、ドラムの重心位置から前記ドラムの回転軸方向の距離を略同等に設定したことにより、外槽の回転軸方向の並進振動と左右方向の並進振動が互いに影響し合いにくくすることができ、外槽の振動をより効果的に低減することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の上部支持手段は、外枠と外槽とに架設してドラムの回転軸と略平行に配設したことにより、前記上部支持手段から前記外槽に必要以上な反力を生じにくくすることができ、その反力により前記外槽の振動を大きくすることなく、前記外槽が倒れないように、より安定して支持することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるドラム式洗濯機を側面から見た断面図、図２は正面図、図３は支持手段の構成図である。図１〜３に示すように、外枠１の内部には、前面側に開口部を設けた円筒状の外槽２が設けられており、外槽２の下方から２本の支持手段３で、上方からは、上部支持手段４によって弾性支持され、支持手段３によって、洗濯、脱水工程での外槽２の振動を吸収し、上部支持手段４によって、外槽２が後方に倒れないように支持する構成となっている。

支持手段３は、図３に示すように例えば、ばね３０とダンパ３１で構成し、外槽２および外枠１への取り付けは、支持手段３の上端と下端に、防振ゴム３２を設け、ワッシャ３３を介して、外槽２あるいは外枠１の床面に予め固定されている支持体３４を挟み込むことにより固定する。また、上部支持手段４としてはばねを用い、両端をそれぞれ外枠１と外槽２に固定する。また、外槽２の内部には、衣類２０を収容する円筒状のドラム５を回転可能に設け、駆動モータ６により回転駆動される。

ここで、外枠１内において外槽２及びドラム５は、前面よりも背面が下がるように前上がりに傾けて設けられており、ドラム５の回転軸方向が水平方向から１０〜３０度傾斜している。外枠１の前面には、衣類２０を出し入れする開口部１ａと、これを開閉する扉７が設けられている。外槽２およびドラム５の前面側にも同様の開口部２ａ、５ａを有し、この外槽２の開口部２ａはベローズ８によって外枠１の開口部１ａと水密に連結されている。外槽２の底部には洗濯水を排出する排水口９を有し、排水弁１０に連結されている。

また、外槽２には溢水口５０が設けられ、所定の水位以上に水が供給された場合には、溢れた水は溢水ホース５１を介して排水ホース１１へ流れて機外に排出される。また、制御手段１２は駆動モータ６や排水弁１０等を駆動して洗濯、脱水工程を制御する。

次に、支持手段３による外槽２の支持構成について詳しく説明する。支持手段３は、図１に示すように側面から見て、ドラム５の重心位置５ｂを通りドラム５の回転軸５ｃと直交する軸５ｄ上で、ドラム５の回転軸５ｃと直交するように上部を後方へ傾斜させてドラム５の重心位置５ｂを下方から支持している。また、２本の支持手段３は、図２で示すように洗濯機正面から見て、ドラム５の重心位置５ｂを通る垂直方向の軸に対して左右対称になるように設けている。

支持手段３をこのように設けた理由について、図４に示しているように、側面から見て、支持手段３をほぼ鉛直に設けた場合と比較して説明する。この図４のように側面から見て、支持手段３をほぼ鉛直に設ける支持方法は、現在ほとんどのドラム式洗濯機において見られる支持方法である。図４に示している支持方法では、支持手段３はドラム５の傾斜によらず、地面に垂直方向に外槽２を支持するように設けられている。また、支持手段３は、外槽２をより安定して支持するために、側面から見て、重心位置５ｂのほぼ真下の位置に来るように設けられている。正面から見た位置は、図２に示すものと同じである。

図４に示す支持方法において、脱水時に外槽２が振動する際、支持手段３に生じる力について図５を用いて説明する。脱水時にドラム５が回転する際、ドラム５および外槽２は、衣類２０の偏りによる遠心力５ｅの力を受ける。遠心力５ｅはドラムの回転軸５ｃとほぼ直交する向きとなっている。その遠心力５ｅの力による並進方向の力を吸収するためには、支持手段３はそれに対する反力５ｆの力を発生させる必要がある。反力５ｆは遠心力５ｅと大きさが同じで、平行で反対向きの力である。

しかし、支持手段３を図３に示すような構成とし、図５に示すように支持手段３を地面に対して垂直になるように設けた場合、支持手段３が効果的に振動吸収効果を発揮できるのは、地面に垂直な方向の力５ｇのみである。支持手段３の反力５ｆの力を発生させるためには、支持手段３は、水平力５ｈを発生させる必要がある。逆に言うと、外槽２が振動しているときには、支持手段３には垂直力５ｇおよび、水平力５ｈと反対向きの力が絶えずかかっていることになる。

以上のようなことから、図４で示すように支持手段３を垂直に設けた場合、支持手段３は、外槽２の振動に対して、有効に力を生じさせる向きとはなっておらず、支持手段３による振動を吸収する力を最大限に発揮できない。また、支持手段３には水平力５ｈにより、支持手段３の下部固定位置を支点として、折れ曲がるような力（モーメント）が生じていることになる。これにより、支持手段３には余分な力が発生していることになり、耐久性も損なう。

次に、本発明の支持方法について、図６を用いて説明する。この方法でも、図４に示したの支持方法の場合と同様に、ドラム５および外槽２は、衣類４の偏りによる遠心力５ｉの力を受ける。この遠心力５ｉの力による並進方向の力を吸収するためには、支持手段３は、それに対する反力５ｊの力を発生させる必要がある。反力５ｊは遠心力５ｉと大きさが同じで、平行で反対向きの力である。

ここで、図６の支持方法、つまり本発明の支持方法では、支持手段３をドラム５の回転軸５ｃと直交するように上部を後方へ傾斜させて設けているため、支持手段３が有効に振動を吸収することができる方向も、ドラム５の回転軸５ｃと直行する向きとなっている。つまり、遠心力５ｉと平行となっている。よって、遠心力５ｉの並進方向の力と釣り合いを取るための反力５ｊを、支持手段３が有効に振動を吸収する事ができる方向の力のみで発生させることができる。

また、この支持方法では、図５で示した支持方法と比べた場合、脱水時に衣類２０の偏りにより外槽２が振動しても、支持手段３に働く図５で示したような余分な力（図５で示している水平力５ｈ）は小さく、ほとんど発生しないと考えられる。よって、支持手段３の耐久性も高くなる。

以上のような構成において、次に、この動作について説明する。洗濯工程では、排水弁１０を閉じた状態で外槽２内に所定の水位に達するまで給水を行い、駆動モータ６により衣類２０と洗浄水の入ったドラム５を回転させて衣類４の洗濯を行う。また、洗濯後の濯ぎ工程でも、洗濯工程と同様に外槽２内に給水を行い、ドラム５を回転させて衣類２０の濯ぎを行う。

脱水工程では、排水弁１０を開いて機外へ水を排水した後、駆動モータ６により衣類２０の入ったドラム５を高速回転して脱水する。この脱水工程において、ドラム５の回転は徐々に速くなっていくわけであるが、洗濯行程中に衣類２０がドラム５の一部に偏った状態、すなわち、衣類２０がアンバランス状態となっている場合は、ドラム５の回転による振動周波数が、外槽２の共振周波数に近づくと外槽２の振動は大きくなり、アンバランス状態が大きい場合には、外槽２は外枠１に衝突し、激しい時は、外枠１が移動する。

一般にドラム式洗濯機においては、このような振動を、主に外槽２を下方から支持する支持手段３により吸収することにより低減する。本発明のドラム式洗濯機の構成では、上述したように、より有効に支持手段３の振動吸収効果を発揮し、より効果的に外槽２の振動を低減させることができ、また、外槽２の振動による支持手段３にかかる余分な力も少なく支持手段３の耐久性をより向上させることができる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における洗濯機の構成図を図７に示す。本発明では、特に、実施の形態１の支持手段３が、ドラム５の前部を支持する前部支持手段３ａと、ドラム５の後部を支持する後部支持手段３ｂを有する構成とし、前部支持手段３ａおよび後部支持手段３ｂを略平行に設ける。前部支持手段３ａと後部支持手段３ｂは、各２本ずつ設けており、それらを洗濯機正面から見た時の位置関係は、図２に示した場合と同様にドラム５の重心３ｂを通る垂直軸に対して、左右対称としている。また、実施の形態１と同様に前部支持手段３ａおよび後部支持手段３ｂは共に、ドラム５の回転軸と直行するように上部を後方へ傾斜させて外槽２を下方から支持する構成となっている。

このように前部支持手段３ａおよび後部支持手段３ｂをドラム５の傾斜に合わせて、傾斜させて配置することにより、実施の形態１で示した場合と同様に、前部支持手段３ａおよび後部支持手段３ｂは、外槽２が振動している時の遠心力による力をより有効に打ち消す反力を出す事ができ、振動を吸収することができる。また、前部支持手段３ａおよび後部支持手段３ｂには余分な力も生じにくい。

さらに、本実施の形態では、実施に形態１と比べた場合、支持手段３が、外槽２をドラム５の重心５ｂの前後方向で支持する構成としているため、支持手段３を傾斜させることによって、ドラム５が後方へ倒れようとするのを、より安定して倒れにくく支持することができる。また、衣類２０による遠心力の並進方向の力のみでなく、それにより発生するドラム５の重心５ｃの回りを回転させるようなモーメント５ｍもより有効に打ち消すことができ、外槽２の振動を低減させることができる。

さらに、本実施の形態では、前部支持手段３ａおよび後部支持手段３ｂを、ドラムの重心位置からドラム５の回転軸方向の距離を略同等に設定する。この理由について洗濯機の振動系を、図８に示す簡単なモデルにして説明する。このモデルでは外槽２を振動体６０、前部支持手段３ａを弾性体６１、後部支持手段３ｂを６２としてモデル化を行っている。振動体６０は、弾性体６１と弾性体６２により弾性支持される構成となっており、振動体に何らかの加振力が加わると、振動体６０は振動する。

図８において、振動体６０の重心Ｇを中心として直交する前後方向ｘ軸（これはドラム５の回転軸を示す）、左右方向ｙ軸、上下方向ｚ軸を合わせて慣性主軸と呼ぶ。この慣性主軸は、重心Ｇで互いに直交する３軸であり、各軸の回りに剛体を回転させた時に剛体とともに回転する座標系から見て回転軸の方向を変えさせようとするモーメントが発生しないような軸である。

また、弾性体６１と弾性体６２もそれぞれ、その弾性中心を通り、その弾性中心で直交する３軸の弾性主軸を持ち、図８で示すように、弾性体６１の中心軸６１ａと振動体６０ａの距離と、弾性体６２の中心軸６２ａの距離が等しくなるようにそれぞれの弾性体を配置した場合、すなわち、振動体６０の中心軸６０ａを基準として、左右対称に各弾性体を配置した場合、この振動系において、弾性体６１と弾性体６２を合わせた弾性主軸は、振動体６０の中心軸６０ａ上に存在し、この弾性主軸の各３軸は図８中のＩ（前後方向）、ＩＩ（左右方向）、ＩＩＩ（上下方向）として配置される。

この振動系における振動体６０の慣性主軸と弾性主軸の位置関係について整理すると、慣性主軸と弾性主軸が互いに平行になっており、慣性主軸の上下方向の軸であるｚ軸と弾性主軸の上下方向の軸であるＩＩＩ軸が一致するような配置となっている。原理的にこのような配置となっている振動系では、ｚ軸方向の並進振動とｚ軸周りの回転振動は独立となる。すなわち、それらの振動は他の方向に影響を及ぼさない。また、ｘ方向の並進振動に対してｙ方向の並進振動ならびにｘ軸回りの回転振動は連成せず（影響せず）、ｙ方向の並進振動に対してｘ方向の並進振動ならびにｙ軸回りの回転振動は連成しない。

本実施の形態では、この原理を利用した。すなわち、前部支持手段３ａと後部支持手段３ｂをドラム５の回転軸５ｃと直交するように設けたのは、ドラム５の慣性主軸と支持手段３の弾性主軸を互いに平行にするためであり、前部支持手段３ａおよび後部支持手段３ｂを略平行に設け、前部支持手段３ａおよび後部支持手段３ｂを、ドラムの重心位置からドラム５の回転軸方向の距離を略同等に設定したのは、前部支持手段３ａと後部支持手段３ｂからなる支持手段３ａの弾性中心Ｅを、ドラム５の慣性主軸のうちの回転軸５ｃと直交する軸５ｄ上に配置させ、支持手段３の弾性主軸のうち支持手段３が有効に振動を吸収できる方向の軸３ｃ（支持手段３を傾斜させた方向）とドラム５の慣性主軸のうちの一つの軸５ｄを一致させるためである。

ドラム式洗濯機の脱水時の外槽３の振動は、ある一つの方向のみに発生するわけではなく、衣類４のアンバランス状態、支持手段３の配置等によって、前後、左右、上下の並進振動、それぞれの軸回りの回転振動が互いに影響し合う複雑な振動系となっている。そこで、この複雑な振動を低減するためには、各方向の並進振動や回転振動をできるだけ影響し合わないようにすることが重要となる。

以上のようなことを考慮して、支持手段３の配置を決めることで、本発明の実施の形態の洗濯機では、脱水時の外槽２の回転軸５ｃと直行する軸５ｄ方向の振動を他の方向の並進方向の振動や回転振動に影響しないようにし、支持手段３によりその回転軸５ｃと直交する方向の振動をより効果的に低減するとともに、回転軸５ｃ方向の並進振動と左右方向の並進振動が互いに影響しにくくするというように、外槽２の各方向の並進振動や回転振動が交じり合った複雑な振動をできるだけ影響しにくくすることで、外槽２の前後、左右方向の振動を低減することができ、支持手段３にも不要な負荷が生じないようにし、耐久性を向上させることができる。

また、実施の形態１においても、支持手段３を傾斜させて設けるだけでなく、ドラム５の重心位置５ｂを通るドラム５の回転軸５ｃと直交する軸５ｄ上に設けることで、程度の差はあるが、同様に外槽２振動を連成しにくくすることができる。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態における洗濯機の構成図を図９に示す。本実施の形態では、実施の形態１および２における洗濯機において、外槽２の上部を弾性支持する上部支持手段４を、外枠１と外槽２とに架設してドラムの回転軸５ｃと略平行に配設している。上部支持手段４は、外枠１と外槽２に固定された取り付け支持体１３とに固定されている。

図９において、上部支持手段４を配置している軸４ａとドラム５の回転軸５ｃが平行となっている。本発明のように支持手段３を上部を後方へ傾斜させて設けた場合、外槽２には、ドラム５の重心５ｂにかかる重力２ｂをドラム５の回転軸５ｃに投影した成分の力２ｃにより、支持手段３の下部固定点Оを支点として後方へ倒れるようなモーメントが働く。したがって、洗濯機を倒れないように支持するためには、力２ｃによる成分と釣り合うようなモーメントを発生させる必要がある。そのために、上部支持手段４を設けているわけであるが、ただ、外槽２を後方へ倒れないように支持するだけであれば、上部支持手段４の弾性力が強いものを使用すればよいが、脱水時の外槽２の振動を考えた場合、上部支持手段４の弾性力が強いと、それを取り付けた方向の外槽２の剛性が上がってしまうため、振動も大きくなってしまう。よって、上部支持手段４としては、できるだけ弱い弾性力でかつ外槽２が後方へ倒れないぐらいの弾性力が求められる。

できるだけ弱い弾性力で、外槽２を倒れないように大きなモーメントを発生させるためには、上部支持手段４を、（１）軸５ｄ上での下部固定点Ｏからの距離ができるだけ離れた位置で、かつ、（２）力２ｃと力の方向が平行でかつ反対向きの力が発生するように設ければよい。

本実施の形態は、外槽２の上部の空きスペースに設置することで上記（１）を実現し、ドラム５の回転軸５ｃとほぼ平行となるようにし、軸５ｄより前方に設置することで上記（２）を実現することができる。実施の形態１での洗濯機の構成を示す図１のように、上部支持手段４がドラム５の回転軸５ｃと平行となっていなくても、外槽２を倒れないように支持することはできるが、それにより、力２ｃと釣り合う力を出すためには、力が分散されてしまうため、本実施の形態における上部支持手段４により発生する力４ｂよりも大きな力を必要とする。

以上のようにした結果、本実施の形態では、外槽２の振動を大きくすることなく、外槽２が後方に倒れないようにより安定して支持することができる。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、外槽に取り付ける錘に重量物を使用しないので、支持系等の耐久性を維持し、静かに防振性能を向上することができ、洗濯機等の用途に有用である。

本発明の実施の形態１における洗濯機の構成図 同洗濯機の正面から見た要部構成図 同洗濯機の支持手段の構成図 洗濯機の一般的な支持手段の構成図 同支持手段の作用図 本発明の実施の形態１における洗濯機の支持手段の作用図 本発明の実施の形態２における洗濯機の構成図 同洗濯機の振動低減のメカニズムを示す原理図 本発明の実施の形態３における洗濯機の構成図 従来の洗濯機の構成図

符号の説明

１ 外枠
２ 外槽
３ 支持手段
４ 上部支持手段
５ ドラム
６ 駆動手段

Claims (4)

1. 外枠と、前記外枠内に前上がりに傾斜させて弾性支持した外槽と、前面側に開口部を設けて前記外槽内に回転可能に設けられた筒状のドラムと、前記ドラムを回転駆動する駆動手段と、前記外槽を下方から弾性支持する支持手段と、前記外槽の上部を弾性支持する上部支持手段とを備え、前記支持手段は、前記ドラムの回転軸と直行するように上部を後方へ傾斜させて前記ドラムの重心位置を下方より支持するようにした洗濯機。
2. 支持手段は、ドラムの前部を支持する前部支持手段と、前記ドラムの後部を支持する後部支持手段を有し、前記前部支持手段および後部支持手段を略平行に設けた請求項１記載の洗濯機。
3. 前部支持手段および後部支持手段は、ドラムの重心位置から前記ドラムの回転軸方向の距離を略同等に設定した請求項２記載の洗濯機。
4. 上部支持手段は、外枠と外槽とに架設してドラムの回転軸と略平行に配設した請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。