JP2012187235A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】前後方向の振動を抑制したドラム式洗濯機を提供する。
【解決手段】外郭を構成する筐体と、その内部に設けられた外槽と、この外槽に回転自在に取り付けられたドラムと、このドラムから排出された空気を乾燥用空気として前記ドラム内へ再び供給する循環風路と、前記外槽を前記筺体に防振支持する防振機構を備えたドラム式洗濯機において、前記外槽もしくは前記循環風路の少なくとも一方に、通気孔を設けていない場合よりも減衰力が大きくなる総面積の通気孔を設けた。これにより、通気孔を出入りする空気の抵抗で減衰効果を得ることができ、外槽の前後方向の振動が低減できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ドラムを内包する外槽と筐体を防振装置により支持した構成のドラム式洗濯機に関する。

従来のドラム式洗濯機は、外周側に多数の通水孔を有し洗濯物を洗濯，脱水するために回転するドラムと、このドラムを内包する外槽と、外槽を収容する洗濯機筺体と、外槽と筺体の間に装備し外槽の荷重を受ける防振バネと、振動を抑制する防振ダンパと、ドラムを駆動するモータと、一端をドラムの回転中心に固定した回転軸を備えた構成になっている。

また、洗浄・すすぎ工程では、ドラムはモータにより低速回転駆動され、ドラム内の洗濯物を持ち上げ水面上に落下させて洗浄・すすぎを行う。脱水工程時には、ドラムを高速回転させて遠心力により洗濯物内の水を抜き、脱水を行う。この脱水工程では、すすぎ性能の向上や乾燥時間の短縮などのために脱水性能の向上を目指し、より高速での脱水を行っている。

この脱水工程では、ドラムの回転数を徐々に高くしていくが、その際に上下，左右，前後方向などの様々な振動が発生する。その振動は前述の防振ダンパや、防振ダンパを筺体や外槽に接続する防振ゴムなどにより抑制されている。

また、ドラムの回転数が高くなると、遠心力によりドラム内の空気が外槽に移動する。これによりドラム内が負圧となり、外槽，筺体及びベローズで囲まれた部分の体積を小さくするような力が働き、外槽は前方に移動する。外槽が前方に移動すると外槽と筺体を接続するベローズが圧縮され、振動による摩耗が促進されるという課題がある。これを解決するために特許文献１では、ドラムの開口部に連通する外気導入口を設ける方法が提案されている。

特開２００９−２３２９２１号公報

従来のドラム式洗濯機は、水を溜める外槽がゴム製のパッキンであるベローズを介して筺体に接続されているため、ドアが閉じた状態では、外槽，筐体及びベローズで形成される空間が水封となり、外槽内部の空気も外部との出入りが行われない。この状態で脱水工程における前後振動が発生すると、ベローズの伸縮により密閉された空間が拡大，縮小し、内部の圧力が変化する。こうした圧力の変化は、振動により変位した方向と逆方向に力を発生させる空気バネのように作用し、バネ定数が増加する。このようにバネ定数が増加すると、共振回転数が高くなり、共振時の振幅が増加してしまう。

一方、引用文献１のように、外気導入口を設けると、空気の出入りが可能となり、空気バネのバネ定数の増加は抑えられる。しかし、減衰力は増加していないため、振動抑制効果は大きくない。

本発明の目的は、前後方向の振動を抑制したドラム式洗濯機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、外郭を構成する筐体と、その内部に設けられた外槽と、この外槽に回転自在に取り付けられたドラムと、このドラムから排出された空気を乾燥用空気として前記ドラム内へ再び供給する循環風路と、前記外槽を前記筺体に防振支持する防振機構を備えたドラム式洗濯機において、前記外槽もしくは前記循環風路の少なくとも一方に、通気孔を設けていない場合よりも減衰力が大きくなる総面積の通気孔を設けた。

本発明によれば、通気孔を出入りする空気の抵抗により減衰効果を得ることができ、外槽の前後方向の振動を低減したドラム式洗濯機を提供できる。

本発明の実施形態１におけるドラム式洗濯乾燥機を示す右側面断面図である。 外槽の前後方向の動きを示す概略図である。 本発明の減衰効果を示す図である。 本発明の実施形態２におけるドラム式洗濯機を示す図である。 別の通気孔面積調整機構の構造を示す図である。 運転パターンを示す図である。 実施形態３におけるドラム式洗濯乾燥機を示す図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施形態１に関わるドラム式洗濯乾燥機の内部の構造を示すために筐体の一部を切断して示した右側面図である。

外郭を構成する筐体１は、ベースの上に取り付けられており、左右の側板，前面カバー，背面カバー，上面カバー，前補強材，上部補強材で構成されている。ドア２は前面カバーの略中央に設けた衣類を出し入れするための投入口を塞ぐためのもので、前補強材に設けたヒンジで開閉可能に支持されている。ドア開放ボタンを押すことでロック機構が外れてドアが開き、ドアを前面カバーに押し付けることでロックされて閉じる。

ドラム３は回転可能に支持されており、その外周壁および底壁に通水および通風のための多数の貫通孔を有し、前側端面に衣類を出し入れするための開口部を設けてある。開口部の外側にはドラム３と一体の流体バランサを備えている。外周壁の内側には軸方向に延びるリフタが複数個設けてあり、洗濯，乾燥時にドラム３を回転すると、衣類はリフタと遠心力で外周壁に沿って持ち上がり、重力で落下するような動きを繰り返す。ドラム３の回転中心軸は、水平または開口部側が高くなるように傾斜している。

筐体１の内部に設けられた円筒状の外槽４は、ドラム３を同軸上に回転自在に内包し、前面は開口し、後側端面の外側中央にモータ５を取り付ける。モータ５のシャフトは、外槽４を貫通し、ドラム３と結合している。外槽４の前面の開口部には外槽カバーを設け、外槽４内への貯水を可能としている。外槽カバーの前側中央には、衣類を出し入れするための開口部を有している。

外槽カバーの開口部と前補強材に設けた開口部は、ゴム製のベローズ６で接続しており、ドア２を閉じることで外槽４を水封する。外槽４の底面最下部には、排水口が設けてあり、排水ホースが接続されている。排水ホースの途中には排水弁が設けてあり、排水弁を閉じて給水することで外槽４に水を溜め、排水弁を開いて外槽４内の水を機外へ排出する。また、外槽４の底部には空気の出入りを可能とする通気孔７を設けている。通気孔７は複数の小さな穴で構成されている。尚、通気孔７の総面積は、通気孔を設けない場合に比べ減衰力が大きくなる面積とし、ここでは２２０mm²以下とする。

外槽４は、下側を筺体１のベースに固定された左右一対の防振機構８で防振支持されている。この防振機構８は、コイルバネ９とダンパ１０で構成され、緩衝機構１１を介して外槽４や筺体１に固定される。また、外槽４の上側は上部補強部材に取り付けた補助ばね１２で支持されており、外槽４の前後方向へ倒れを防ぐ。更に、外槽４の下部にはドラム３の回転速度を計測する振動センサ１３が設置してあり、振動センサ１３の出力を用いてドラム３の回転速度の制御を行う。

図２はベローズ６の伸縮に伴う外槽４の前後方向の動きを示す模式図である。また、図２の上図に示す従来の構造では、外槽４の前後振動が発生した場合には、ベローズ６の伸縮により密閉領域の体積が変化する。この圧力変化により空気バネのような作用が外槽４に働き、空気の圧縮が発生しない場合に比べ、バネ定数が大きくなる。回転体の場合、バネ定数が大きい程、共振回転数が高くなるため、共振時の振動が大きくなる。従って、共振時の振動低減を考えるとバネ定数は低い方が望ましい。

一方、図２の下図に示す本発明の構造では、従来の構造と異なり、外槽４の後部（底面）に通気孔７が設けられている。本発明の構造においても、前後振動が発生した場合、ベローズ６の伸縮により、外槽４，筐体１及びベローズ６で形成される空間の体積が変化する。しかし、通気孔７を通って空気が出入りするため、空気バネの効果が小さくなる。従って、バネ定数の増加を抑えることができ、振動の増加を抑制できる。また、空気が通気孔７を通過する時に発生する抵抗を利用すれば、減衰効果を得ることもでき、外槽４の前後方向の振動を更に低減できる。

本実施例では、図１に示すように外槽４の後方に通気孔７を設けているが、必ずしもこの位置である必要はなく、ドア２やベローズ６に設けてもよい。また、ドラム式洗濯乾燥機の場合、外槽４に接続した循環風路１９も空気を密閉する空間にあるため、循環風路１９に通気孔７を設けた場合でも振動を減衰することが可能である。

通気孔７を通過する空気の損失エネルギーは、通気孔７を通過する空気の流速と孔の大きさ及び形状に起因する損失係数によって決まる。流速が大きい程、損失エネルギーは大きくなる。通気孔７を通過する空気の流速は、密閉された空間の圧力が大きい程高い。また、孔が大きい程、損失係数が低くなり、損失エネルギーは小さくなる。更に、孔の入口や出口の面積が徐々に変化する形状であった場合、孔の入口や出口で急に面積が変化する場合に比べ、損失係数が低くなるため、損失エネルギーが小さくなる。従って、そのような場合、より面積を小さくすることで損失エネルギーを大きくすることが可能となる。

図３に通気孔７の総面積と減衰力の関係を示す。通気孔７は直径略３mmの孔を複数空け、その孔数により面積を調整した。通気孔７は入口および出口は最も損失係数が大きくなるように丸みなどは設けていない。ベローズ６の硬度は５０程度である。また、洗剤トレイは外槽４内に洗剤を流す流路を介して外槽４に接続されているが、その流路は洗剤トレイ側からのみ流体が流れる逆止弁が設置されている。従って、わずかに空気の出入りが生じる。横軸に通気孔７の総面積、縦軸に外槽４を密閉したときの減衰力を１としたときの減衰力比を示す。

通気孔７の数を増やしていくと徐々に減衰力が増加していく。外槽４の変位が生じた場合、仮に、その変位分だけ圧力が上昇するとすれば、通気孔７の総面積が小さい程圧力が高くなるため、通気孔７を通過する空気の速度が上昇する。従って、通気孔７の総面積が小さい程、損失エネルギーは大きくなる。しかし実際は、通気孔７の総面積が小さい場合、ベローズ６の変形などにより外槽４の変位に対して、圧力の上昇が小さくなる。すなわち、通気孔７の総面積が小さくても流速が高くなりにくい。このように、通気孔７の流速に大きな差が生じないため、通気孔７を複数設けて総面積を増加させることにより減衰力を高くする。但し、さらに通気孔７の数を増やしていくと徐々に減衰力が減少していく。通気孔７の総面積が略２２０mm²の時に通気孔７を設けない場合と同程度の減衰力となる。そして、この所定の総面積よりも大きくなると、孔の数の効果よりも流速の効果の方が高くなり、孔数が多くなり総面積が大きくなる程、減衰力が小さくなる。

このように、通気孔７の総面積を変化させると所定の孔数，総面積でピークを持つ。減衰力が大きくなるような孔数，面積とすることで前後振動を抑制することが可能となる。

本発明では、通気孔７の入口と出口の形状として、丸みなどを設けないとしたが、丸みなどを設けて設計する場合、図３に示す通気孔７の総面積よりも小さくすることで高い減衰効果を得ることができる。

（実施形態２）
本発明に係わる他の実施例について、図面を用いて説明する。

図４は、本発明の実施形態２における洗濯機本体の構造を示すものである。また、図５（ａ）に通気孔面積調整機構１４の構造を示す。尚、実施形態１と共通する構成については、重複する説明を省略する。

実施形態１と異なる点は、通気孔７の総面積を変更する通気孔面積調整機構１４を有していることである。通気孔面積調整機構１４は、通気孔７に設置し、通気孔７を開閉するための通気弁１５と、この通気弁１５を開閉するための通気弁駆動モータ１６で構成されている。この通気弁１５の開閉角度により通気孔７の総面積を任意に調節可能である。この機構により、任意のタイミングで通気孔７の総面積を変更でき、前後方向の減衰力を調節することが可能となる。

一般に防振を考える場合、減衰力が高い程望ましいが、減衰力が高い程振動が伝達するという欠点がある。力の伝達は共振周波数の√２倍以下の周波数では減衰力が高い程小さく、√２倍以上の周波数では減衰力が小さい程小さい。共振時には外槽４の振動を低減する必要があるが、定常時には外槽４の振動を筺体１や床面に伝達しないことが望ましい。従って、共振時のみ減衰効果を発揮する通気孔７を設け、定常時は通気孔７を開放することで減衰力低下し、伝達力を低減することが可能となる。

このため、脱水運転時に、ドラムの回転数が所定の回転数よりも低いときは、少なくとも、通気孔７を設けていない場合よりも減衰力が大きくなるような総面積となるよう、前記通気孔調整機構１４を用いて通気孔７の総面積を小さくする。そして、ドラムの回転数が所定の回転数よりも高いときは、通気孔７を設けていない場合よりも減衰力が小さくなるよう、前記通気孔調整機構１４を用いて通気孔７の総面積を大きくする。

また、図５（ｂ）に別の通気孔面積調整機構１４の構造を示す。通気孔調整機構１４は、通気弁１７と通気弁１７を駆動するためのモータ１８で構成される。図５（ａ）の構造と異なり、通気弁１７はモータ１８によりスライドすることで通気孔７を塞ぐ。スライドする量により通気弁１７に塞がれる通気孔７の数が変わるため、減衰力を調節することが可能となる。

図６に、本実施形態における脱水運転の方法を示す。脱水運転を開始し、減衰力が大きく働く通気孔７の総面積、ここでは１００mm²程度となるように、通気孔面積調整機構１４の通気弁駆動モータ１６を作動させる。次にドラム３の回転数を上昇させる。共振通過時には、通気孔面積調整機構１４により減衰力が発生する範囲に通気孔７の総面積が設定されているため、前後振動を低減することができる。さらに共振回転数の√２倍の回転数まで加速する。回転数が共振回転数の√２倍となったとき、通気孔面積調整機構１４により通気孔７の総面積を拡大し、減衰力が働かないようにする。従って、これ以上の回転数では減衰効果が小さく、筺体１や床に伝わる力を低減することができる。回転数が最終脱水回転数となった後、脱水経過時間が脱水設定時間と同じになるまで脱水運転を行い、その後ドラム３の回転を停止し脱水運転を完了する。

このように運転することで、従来技術に比べ、共振時には通気孔７の減衰効果により振動を低減し、共振回転数の√２倍を超えると、通気孔７を開放し、減衰効果低下させるとともにバネ定数を低下させ、外槽４の振動を筺体１や床面に伝えるのを抑制できる。

また、洗濯運転中は通気孔面積調整機構１４を閉じて通気孔７を完全に塞ぐことで、外槽４内にある湿度の高い空気を外槽４の外に放出されることを防止する。これにより、洗濯機を設置している部屋の湿度が高くなることを防止することができる。

（実施形態３）
上述の実施形態２ではドラム式洗濯機の例を示したが、本実施形態では、図７のようにドラム式洗濯乾燥機の例について説明する。尚、実施形態２と共通する構成については、説明を省略する。

ドラム式洗濯乾燥機の場合、外槽４には循環風路１９が接続されており、ドラム３から排出された空気を乾燥用空気としてドラム３内へ再び供給する役割を果している。また、この循環風路１９には、送風ファン２０とヒータ２１が設置してあり、これらによって温風を作り、湿った衣類に吹き付けることで乾燥を行う。

外槽４内の空気が密閉される空間は、外槽４，ベローズ６，ドア２の他に循環風路１９で囲まれた部分となる。従って、前述の実施形態と異なり、循環風路１９に通気孔７および通気孔面積調整機構１４を設けることも可能である。図７では、送風ファン２０とヒータ２１の手前に通気孔７および通気孔面積調整機構１４を設置しているが、必ずしもこの位置にある必要はなく、送風ファン２０を通過した後の位置や、ヒータ２１を通過した後の位置でも構わない。

外槽４は強度が必要な部材であるため、実施形態１および２のように外槽４に通気孔７を空ける場合、通気孔７を空けることで減少した分の外槽４の強度を高める必要がある。一方、外槽４に対して循環風路１９は一般に強度を必要としないため、本実施形態のように循環風路１９に通気孔７を空けても強度を高める必要はない。また、循環風路１９が筺体１に設置されている場合、外槽４に対して筺体１の振幅が小さいため通気弁駆動モータ１６が加振されにくく、通気弁駆動モータ１６の寿命を延ばすことも可能となる。

１ 筐体
２ ドア
３ ドラム
４ 外槽
５ モータ
７ 通気孔
８ 防振機構
９ コイルバネ
１４ 通気孔面積調整機構
１５ 通気弁
１９ 循環風路
２０ 送風ファン

Claims (5)

1. 外郭を構成する筐体と、その内部に設けられた外槽と、この外槽に回転自在に取り付けられたドラムと、このドラムから排出された空気を乾燥用空気として前記ドラム内へ再び供給する循環風路と、前記外槽を前記筺体に防振支持する防振機構を備えたドラム式洗濯機において、
   前記外槽もしくは前記循環風路の少なくとも一方に、通気孔を設けていない場合よりも減衰力が大きくなる総面積の通気孔を設けたことを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 請求項１に記載のドラム式洗濯機において、
   前記通気孔の総面積を２２０mm²以下とすることを特徴とするドラム式洗濯機。
3. 外郭を構成する筐体と、その内部に設けられた外槽と、この外槽に回転自在に取り付けられたドラムと、前記外槽を筺体に防振支持する防振機構を備えたドラム式洗濯機において、
   前記外槽は通気孔を有し、この通気孔の総面積を調節する通気孔面積調整機構を設けたことを特徴とするドラム式洗濯機。
4. 請求項３に記載のドラム式洗濯機において，
   脱水運転時に、前記ドラムの回転数が所定の回転数よりも低いときは前記通気孔調整機構により前記通気孔の総面積を小さくし、前記所定の回転数よりも高いときは前記通気孔の総面積を大きくすることを特徴とするドラム式洗濯機。
5. 請求項３に記載のドラム式洗濯機において、
   前記通気孔調整機構は、脱水運転時に、前記ドラムの回転数が所定の回転数よりも低いときは、前記通気孔を設けていない場合よりも減衰力が大きくなるような総面積となるよう前記通気孔を調整し、前記ドラムの回転数が前記所定の回転数よりも高いときは、前記通気孔を設けていない場合よりも減衰力が小さくなるような総面積となるよう前記通気孔を調整することを特徴とするドラム式洗濯機。

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