JP2012245097A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】作動流体に磁気粘性流体を使用するダンパに使用するヨークの精度を高く得つつ、安価にもできる洗濯機を提供する。
【解決手段】ドラム（回転槽）を収容する水槽の振動を減衰するダンパ２１が、シリンダ２２の内部に収容したコイル４３が発生する磁界により、ロッド２３と上下両ヨーク４５，３６との間の磁気粘性流体５５に磁力を印加して該磁気粘性流体５５の粘度を高めることにより、ロッド２３の往復動に対する摩擦抵抗を増加させて減衰力を大きくし、水槽に振動が発生しにくくできるものにおいて、コイル４３が発生する磁界を誘導する上下両ヨーク４５，３６を、磁性金属粉を焼結することにより形成した。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は洗濯機に関する。

従来より、洗濯機、中でもドラム式洗濯機においては、外箱の内部に水槽が存在し、この水槽の内部に回転槽であるドラムが収容されていて、このドラムが水槽外のモータにより回転駆動されるようになっている。又、水槽は、外箱の底板上にサスペンションにより弾性支持して設けられており、そのサスペンションに、ドラムの回転振動に伴う水槽の振動を減衰するダンパが具えられている。この種のダンパには、通常、減衰力が不変のものが用いられているが、近年、減衰力が可変のものを用いる考えがあり、それには作動流体に磁気粘性流体（ＭＲ流体）を使用することが考えられている。

磁気粘性流体は、例えば、オイルの中に鉄、カルボニル鉄などの強磁性粒子を分散させたものであって、磁力が印加されると強磁性粒子が鎖状のクラスタを形成することで粘度が上昇するものであり、それによって、例えば、脱水行程起動時の水槽の共振が現れる回転速度域では、磁気粘性流体の粘度を上げてダンパの減衰力を大きくすることにより、水槽の共振の発生を回避して脱水回転の立ち上がり性能を良くし、それ以後の脱水行程定常（高速回転）域では、磁気粘性流体の粘度を下げて減衰力を小さくすることにより、水槽の振動が外箱に伝わるのを避け、更にその振動が洗濯機を設置した家屋の床面に伝わるのを避けるようにすることが可能である（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−１８４０６８号公報

上記特許文献１に記載された、作動流体に磁気粘性流体を使用するダンパは、シリンダの内部に、コイルと、このコイルが発生する磁界を誘導するヨークが設けられ、そのコイルとヨークとをロッドがコイル及びヨークと間に微小な隙間を存し貫通してシリンダに挿設され、そのロッドとコイル及びヨークとの間の隙間に磁気粘性流体が充填されているものであって、コイルが発生した磁界により、ヨークを介して磁気粘性流体に磁力を印加するようになっている。

しかしながら、そのものにおいて、ヨークは、一般的な鉄で鍛造することにより製造されており、すなわち、鍛造用鉄を材料として製造されている。鍛造は精度が出にくく、精度を出すための切削等の後加工が必要で、それに費用を要するために、鍛造用鉄で製造されたヨークは高価になるという欠点を有していた。

そこで、作動流体に磁気粘性流体を使用するダンパに用いるヨークの精度を高く得つつ、安価にもできる洗濯機を提供する。

本実施形態の洗濯機においては、回転槽を収容する水槽の振動を減衰するダンパを有するものにおいて、前記ダンパは、シリンダと、このシリンダの内部に収容されたコイルと、前記シリンダの内部に収容され、前記コイルが発生する磁界を誘導するヨークと、このヨークをそれとの間に微小な隙間を存し貫通して前記シリンダに挿設されたロッドと、このロッドと前記ヨークとの間の前記隙間に充填された磁気粘性流体とを具備するものであって、前記ヨークを、磁性金属粉を焼結することにより形成したことを特徴とする。

第１の実施形態を示す、ダンパを含むサスペンション単体の縦断面図 洗濯機の全体を一部破断で示す縦断側面図 ダンパの部分拡大縦断側面図 ヨーク単体の斜視図 ヨークの部分拡大縦断側面図 第２の実施形態を示す図５相当図

以下、第１の実施形態につき、図１ないし図５を参照して説明する。
まず、図２には、ドラム式洗濯機の全体構造を示しており、外箱１を外殻としている。この外箱１は、直方体状を成しており、そのうちの前面部（図２で右側）のほゞ中央部に洗濯物出入口２を形成し、この洗濯物出入口２を開閉する扉３を外箱１に枢支して設けている。又、外箱１の前面部の上部には、操作パネル４を設けており、その裏側（外箱１内）に運転制御用の制御装置５を設けている。

外箱１の内部には、水槽６を配設している。この水槽６は軸方向が前後（図２で右左）の横軸円筒状を成すものであり、それを外箱１内の底板部１ａ上に、左右一対（一方のみ図示）のサスペンション７によって前上がりの傾斜状に弾性支持している。サスペンション７の詳細については、後に述べる。
水槽６の背部には、モータ８を取付けている。このモータ８は、この場合、例えば直流のブラシレスモータから成るもので、アウターロータ形であり、ロータ８ａの中心部に取付けた回転軸（図示省略）を、軸受ハウジング９を介して水槽６の内部に挿通している。

水槽６の内部には、ドラム１０を配設している。このドラム１０も軸方向が前後の横軸円筒状を成すもので、それを後部の中心部で上記モータ８の回転軸の先端部に取付けることにより、水槽６と同心の前上がりの傾斜状に支持している。又、その結果、ドラム１０はモータ８により回転されるようになっており、従って、ドラム１０は回転槽であり、モータ８はドラム１０を回転させる回転槽駆動装置として機能するようになっている。

ドラム１０の周側部（胴部）には、小孔１１を全域にわたって多数形成している。又、ドラム１０及び水槽６は、ともに前面部に開口部１２，１３を有しており、そのうちの水槽６の開口部１３と前記洗濯物出入口２との間を環状のベローズ１４で連ねている。この結果、洗濯物出入口２は、ベローズ１４、水槽６の開口部１３、及びドラム１０の開口部１２を介して、ドラム１０の内部に連なっている。

水槽６の最低部である底部の後部には、排水弁１５を介して、排水ホース１６を接続している。又、水槽６の背部から上方そして前方には、乾燥ユニット１７を配設している。この乾燥ユニット１７は、除湿器１８と、送風機１９、及び加熱器２０を有しており、ドラム１０内の空気を吸引して除湿し、次いで加熱して、ドラム１０内に戻す循環を行わしめることにより、洗濯物を乾燥させるようになっている。

ここで、サスペンション７の詳細について述べる。サスペンション７はダンパ２１を有しており、このダンパ２１は、図１に示すように、主部材として、磁性材から成るシリンダ２２と、同じく磁性材から成るロッド２３とを具えている。このうち、シリンダ２２は円筒状を成していて、下端部に取付部２４を有し、この取付部２４を、図２に示すように、前記外箱１の底板部１ａに、主として取付板２５、クッション２６，２７、及びナット２８で取付けている。
これに対して、ロッド２３は円棒状を成していて、上端部を、前記水槽６の左右両側における下部の前後の中間部に、主として取付板２９、クッション３０，３１、及びナット３２で取付けている。

シリンダ２２の上下の中間部の内周には、図１に示すように、環状の凸部３３を外方からのローリングかしめによって形成しており、その直上の一箇所に突部３４を外方からの押込みハーフカットにより形成している。

これに対して、ロッド２３の下端部には、ワッシャ３５を嵌挿しており、その直上に下ヨーク３６を嵌挿している。ワッシャ３５は基本的には円盤状のものであり、このワッシャ３５の外周部の一箇所には、上記シリンダ２２の突部３４に対する逃げ部としてのカット部３７を形成している。下ヨーク３６は短円筒状のものであり、この下ヨーク３６の外周部の一箇所には、上記シリンダ２２の突部３４に係合する欠除部３８を形成している。又、これらのワッシャ３５と下ヨーク３６との間には、図示しないが、例えばワッシャ３５に形成した突起（係合部）を下ヨーク３６に形成した孔（被係合部）に係合させることで、上記カット部３７と欠除部３８との位置を合致させる位置決め手段が存在している。

下ヨーク３６には、内周部の下側に凹部３９を形成しており、この凹部３９に下オイルシール４０と下軸受４１とを収納している。更に、下ヨーク３６の上部外周部には環状の溝４２を形成している。

ロッド２３の下ヨーク３６直上部分には、コイル４３を巻装したボビン４４を嵌挿している。更に、ロッド２３のボビン４４直上部分には上ヨーク４５を嵌挿している。上ヨーク４５は、下ヨーク３６と上下に対称的な短円筒状のもので、内周部の上側に凹部４６を有しており、この凹部４６に上オイルシール４７と上軸受４８とを収納するようになっている。又、この上ヨーク４５の下部外周部には環状の溝４９を形成している。

そして、コイル４３の外周からボビン４４の上下部及び上ヨーク４５の溝４９と下ヨーク３６の溝４２にかけては、モールド樹脂５０を施して固化させることにより、それらコイル４３、ボビン４４、及び上ヨーク４５、下ヨーク３６をモールド樹脂５０により一体化し、磁場ユニット５１を構成している。なお、５２は磁場ユニット５１のコイル４３に給電するためのリード線を示しており、５３はそのリード線５２の導出部分の保護をするブッシュを示している。

又、この場合、ボビン４４及び上ヨーク４５、下ヨーク３６とロッド２３との間には、図３にも示すように、微小な隙間５４が存在しており（図３は上ヨーク４５側を代表で示している）、従って、ロッド２３は上ヨーク４５及び下ヨーク３６をそれらとの間に微小な隙間５４を存し貫通していて、その隙間５４には磁気粘性流体（ＭＲ流体）５５を充填している。なお、図３には、前記ボビン４４と上ヨーク４５との間に介在させたＯリング５６を示している。
磁気粘性流体５５は、既述のように、例えば、オイルの中に鉄、カルボニル鉄などの強磁性粒子を分散させたもので、磁力が印加されると強磁性粒子が鎖状のクラスタを形成することで粘度が上昇するものである。

以上のように構成して後、ロッド２３と共に磁場ユニット５１を、前記シリンダ２２の内部に、上方よりワッシャ３５がシリンダ２２の凸部３３に衝止されるまで挿入することにより、図１に示すように、前記コイル４３及び上下両ヨーク４５，３６を含む磁場ユニット５１とロッド２３の下部とがシリンダ２２の内部に位置して固定されるようにしている。

又、このとき、前記位置決め手段により下ヨーク３６に位置決めしたワッシャ３５の欠除部３７をシリンダ２２の前記突部３４に合致させて通し、下ヨーク３６の欠除部３８を同突部３４に嵌合して係合させており、ワッシャ３５はシリンダ２２の凸部３３に当接して磁場ユニット５１を落ち止めしている。更に、シリンダ２２の上端部の一箇所にはＵ字状の欠除部５７をあらかじめ形成していて、これに前記ブッシュ５３（リード線５２の導出部分）を上方より嵌合しており、上述の位置決め手段は、この欠除部５７に磁場ユニット５１のブッシュ５３部分を合致させて嵌合させるためのものである。

この後、上ヨーク４５の凹部４６に前記上オイルシール４７と前記上軸受４８とを収納している。これらのうち、上オイルシール４７は前記下オイルシール４０とで磁気粘性流体５５の漏れを抑止するものであり、上軸受４８は前記下軸受４１とでロッド２３を支承するものである。
更に、シリンダ２２の上端部にはキャップ５８を被嵌して、その外周部をかしめることにより、磁場ユニット５１を抜け止めするようにしている。

かくして、ダンパ２１を構成しており、このダンパ２１のシリンダ２２の外部上方に位置したロッド２３の上部には、ばね座５９を設け、このばね座５９と上記キャップ５８との間に、ロッド２３を囲繞する圧縮コイルばねから成るスプリング６０を装着し、かくして、サスペンション７を構成し、このサスペンション７の、前記外箱１の底板部１ａに対する取付け並びに前記水槽６に対する取付けにより、外箱１の底板部１ａ上に水槽６を弾性支持するようにしている。

さて、図４は前記両ヨーク４５，３６の形状を上ヨーク４５で代表して示しており、この図４で明らかなように、両ヨーク４５（３６）は、全体的には凹部４６（３９）を有する短円筒状でありながら、その凹部４６（３９）が、オイルシール４７（４０）及び軸受４８（４１）をそれぞれ定位置に収納するための段部６１，６２，６３を有する多段状を成しており、そのほか内周部には、前記ボビン４４とロッド２３との間の隙間５４に磁気粘性流体５５を注入するための溝６４を有し、外周部には段部６５を有すると共に前記溝４９（４２）を有し、更にボビン４４を位置決めするための欠除部６６を有するなど、複雑な形状を有している。

このヨーク４５（３６）を、本実施形態においては、磁性金属粉を焼結することにより形成している。この場合、磁性金属粉は鉄であり、中でも鉄の純度が９９〔％〕以上である純鉄粉（例えばＪＩＳ分類：ＳＭＦ１０２０）であって、それを上記形状にプレス成型し、焼結炉にて約１５００〔℃〕の温度で焼き固めて製造している。

図５は、このように製造したヨーク４５（３６）を部分断面で示している。この図５で明らかなように、ヨーク４５（３６）には表面から内部にかけて多くの細孔６７が存在する。それに対して、焼結製造後のヨーク４５（３６）の表面には、更に薄膜６８を形成している。この薄膜６８は、磁気粘性流体５５のオイル分の浸透を防止するためのものであり、メッキ（電界メッキ）にて、磁性を有する例えばニッケルの膜を１〜１０〔μｍ〕程度の厚みで付着させて形成している。

次に、上記構成の洗濯機の作用効果を述べる。
上記構成の洗濯機においては、洗濯時や脱水時もしくは乾燥時の、ドラム１０を回転させる折り、該ドラム１０の回転に伴い、水槽６が上下方向を主体に振動する。この水槽６の上下振動に応動して、サスペンション７では、水槽６に取付けたダンパ２１のロッド２３が、スプリング６０を伸縮させつつ、キャップ５８、上軸受４８、上オイルシール４７、ボビン４４、下ヨーク３６、下オイルシール４０、下軸受４１、及びワッシャ３５を通って、シリンダ２２内を上下方向（軸方向）に往復動する。

このようにロッド２３が上記各部品（磁場ユニット５１）を通って上下方向に往復動するとき、ロッド２３と上下両ヨーク４５，３６との間の隙間５４に充填した磁気粘性流体５５は、その粘性による摩擦抵抗でサスペンション７に減衰力を与え、水槽６の振幅を減衰させる。
しかして、このとき、中でも水槽６が共振するとき、ダンパ２１のコイル４３に通電（直流）をする。すると、そのコイル４３による磁界が発生して、磁気粘性流体５５に磁力が印加され、磁気粘性流体５５の粘度が高まる。

詳細には、コイル４３に通電したことで、ロッド２３−磁気粘性流体５５−上ヨーク４５−シリンダ２２−下ヨーク３６−磁気粘性流体５５−ロッド２３の磁気回路が発生し、磁束が磁気粘性流体５５を通ることで、該磁気粘性流体５５に磁力が印加される。これにより、上下両ヨーク４５，３６とロッド２３との間の磁気粘性流体５５の粘度が高まり、ロッド２３の往復動に対する摩擦抵抗が増加する。

かくして、シリンダ２２が前記各部品を伴って上下方向に振動するとき、中でも水槽６が共振するときの、摩擦抵抗が増加することにより、減衰力が大きくなる。これにより、水槽６に振動が発生しにくくできる。
なお、水槽６の共振が現れる回転速度域以後の高速回転域には、コイル４３の通電をせず、あるいはその通電を少なくして、ダンパ２１の減衰力を小さくし、それにより、水槽６の振動が外箱１に伝わるのを避け、更にその振動が洗濯機を設置した家屋の床面に伝わるのを避けることができる。

このように上記構成の洗濯機では、回転槽であるドラム１０を収容する水槽６の振動を減衰するダンパ２１が、シリンダ２２の内部に収容したコイル４３が発生する磁界により、ロッド２３と上下両ヨーク４５，３６との間の磁気粘性流体５５に磁力を印加して該磁気粘性流体５５の粘度を高めることにより、ロッド２３の往復動に対する摩擦抵抗を増加させて減衰力を大きくし、水槽６に振動が発生しにくくできるものであり、その中で、コイル４３が発生する磁界を誘導する上下両ヨーク４５，３６を、磁性金属粉を焼結することにより形成している。

この磁性金属粉を焼結することにより形成した両ヨーク４５，３６は、前述の複雑な形状にあっても、プレス成型時の型構造で精度良く形成することができるものであり、従来の、精度が出にくい鍛造で製造されたヨークのような、精度を出すための後加工を必要とせず、それに要した費用を省くことができるため、両ヨーク４５，３６の精度を高く得つつ、安価に製造することができる。

しかも、この場合、両ヨーク４５，３６材料の磁性金属粉は鉄であり、確実に安価に製造することができる。
又、両ヨーク４５，３６材料の鉄は、純度が９９〔％〕以上のものであり、その磁気特性は、飽和磁束密度が非常に大きく、保持力が小さいため、ダンパ２１に使用するコイル４３による磁気粘性流体５５への磁力の印加をより有効に行うことができる。

更に、両ヨーク４５，３６の表面には、磁気粘性流体５５のオイル分の浸透を防止する薄膜６８を形成している。これにより、焼結で製造した両ヨーク４５，３６の表面から内部にかけて多く存在する細孔６７への、磁気粘性流体５５のオイル分の浸透を防止することができるので、磁気粘性流体５５のオイル分を本来の量に保つことができて、磁気粘性流体５５の粘度を変化させず、特性を良好に保つことができる。

しかも、この場合、薄膜６８はメッキにより形成しており、簡単に、従って安価に薄膜６８を形成することができる。
又、薄膜６８は、例えばニッケルの被膜で、強磁性材料であることから分かるように、磁性を有しており、よって前記磁気回路の磁気抵抗を増加させず、磁気特性を悪化させることのないようにできる。

なお、薄膜６８は、酸化処理により形成しても良い。酸化処理は、両ヨーク４５，３６に例えば高温の水蒸気を当てることで被膜を形成するものであり、形成される被膜は四酸化鉄（Ｆｅ_３０_４）である。このようにしても、焼結で製造した両ヨーク４５，３６の表面から内部にかけて多く存在する細孔６７への、磁気粘性流体５５のオイル分の浸透を防止することができ、併せて、この酸化処理で形成した被膜は強磁性材料で、磁性を有しているので、前記磁気回路の磁気抵抗を増加させず、磁気特性を悪化させることのないようにできる。

以上に対して、図６は第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。
このものの場合、両ヨーク４５，３６に第１の実施形態の薄膜６８を設けるのに代えて、両ヨーク４５，３６の細孔６７に流動体７１を充填している。流動体７１は、この場合、オイルであり、更に、そのオイルは、磁気粘性流体５５のベースオイルと同一のオイルであって、例えばそのオイルを溜めた容器に両ヨーク４５，３６の焼結品を入れ、周囲を真空引きして脱泡することにより、細孔６７内の空気とオイルとを置換させて、細孔６７にオイルを充填させている。

このように、両ヨーク４５，３６の細孔６７に流動体７１を充填しても、細孔６７への、磁気粘性流体５５のオイル分の浸透を防止することができる。しかも、両ヨーク４５，３６の表面は磁性金属を露出させることができるので、前記磁気回路の磁気抵抗を増加させず、磁気特性を悪化させることのないようにできる。

又、その流動体７１をオイルとしたことで、細孔６７を封ずる封孔処理が安価にできる。
更に、オイルを磁気粘性流体５５のベースオイルと同一のオイルとしたことで、万一、細孔６７充填したオイルが磁気粘性流体５５側に排出されて磁気粘性流体５５と混合されても、磁気粘性流体５５に特性の劣化を来たすことのないようにできる。

以上説明した洗濯機は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、特に洗濯機の全体としては、ドラム式に限られず、水槽と回転槽を縦軸状に有する縦軸形洗濯機にも同様に適用して実施できるし、乾燥機能を有していなくでも良いなど、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。

そのほか、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、６は水槽、１０はドラム（回転槽）、２１はダンパ、２２はシリンダ、２３はロッド、３６は下ヨーク、４３はコイル、４５は上ヨーク、５５は磁気粘性流体、６７は細孔、６８は薄膜、７１は流動体を示す。

Claims (10)

1. 回転槽を収容する水槽の振動を減衰するダンパを有する洗濯機において、
   前記ダンパは、
   シリンダと、
   このシリンダの内部に収容されたコイルと、
   前記シリンダの内部に収容され、前記コイルが発生する磁界を誘導するヨークと、
   このヨークをそれとの間に微小な隙間を存し貫通して前記シリンダに挿設されたロッドと、
   このロッドと前記ヨークとの間の前記隙間に充填された磁気粘性流体とを具備するものであって、
   前記ヨークを、磁性金属粉を焼結することにより形成したことを特徴とする洗濯機。
2. 磁性金属粉が鉄であることを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
3. 鉄の純度が９９〔％〕以上であることを特徴とする請求項２記載の洗濯機。
4. ヨークの表面に、磁気粘性流体のオイル分の浸透を防止する薄膜を形成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の洗濯機。
5. 薄膜がメッキにより形成されていることを特徴とする請求項４記載の洗濯機。
6. 薄膜が酸化処理により形成されていることを特徴とする請求項４記載の洗濯機。
7. 薄膜が磁性を有することを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の洗濯機。
8. ヨークの細孔に流動体を充填したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の洗濯機。
9. 流動体がオイルであることを特徴とする請求項８記載の洗濯機。
10. オイルが、磁気粘性流体のベースオイルと同一のオイルであることを特徴とする請求項９記載の洗濯機。

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