JP2014018498A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】脱水起動時だけでなく高速回転時においても振動を抑制したドラム式洗濯機を提供する。
【解決手段】洗濯物が収容され、回転中心が水平又は開口部側が高くなるように傾斜させたドラムと、このドラムを内包し洗濯水を溜める外槽と、前記ドラムを駆動するモータと、前記外槽を支持する筺体を備え、洗浄、すすぎ及び脱水の各工程を行うドラム式洗濯機において、前記脱水工程中に、前記ドラムの回転速度を上昇させ、前記外槽と前記ドラムが一体に振動する回転速度を超えた後、最高脱水回転速度に達する前に、前記外槽の重量を軽くする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ドラム式洗濯機に関する。

筐体に弾性支持される外槽内に、洗濯物を収納するドラムを備えるドラム式の洗濯機は広く知られている。

このような洗濯機のドラムは、シャフトによって駆動モータと接続され、駆動モータによって回転駆動される。そして、ドラムの回転によって外槽に振動が発生するため、外槽の振動を吸収する防振装置を介して、外槽は筐体に支持されている。

脱水など、高い回転速度でドラムを回転する場合、ドラムの回転速度を上昇させる過程において、共振によって筐体に振動が発生し、洗濯機に異常振動や騒音が発生する。したがって、静止物である外槽の重量を重くするために、通常金属等の重りを外槽に装着している。しかし、本体重量が重くなり据え付け作業等が大変になるため、運転時と停止時の外槽重量変化させる構造が好ましい。

そこで、下記特許文献１のように、外槽に水を溜めるタンクを備え、脱水開始前に前記タンクに水を満たすようにしている。このため、外槽にはこの水の重量が加わって重くなる。この重みによって、脱水起動時の外槽の大きな振動を抑えることができる。また、脱水工程が進行して、ドラムが高速回転に入り一定速度になったことを振動センサーが検知すると、タンク内の水を排水ホースおよび排水弁を介して排出し外槽を軽くする、ことも下記特許文献１には記載されている。

特開平５−１３１０７５号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術には、脱水運転における最高回転速度よりも高いところに存在する外槽とドラムが逆位相に振動する共振については考慮されていない。実際には、水をタンクに溜めると、外槽の重量が増加し外槽とドラムの逆位相の固有振動数が低下してしまう。このため、タンクに水を溜めたまま同様の最高回転速度までドラムを高速運転したときに、外槽とドラムとの逆位相による共振が無視できなくなる可能性がある。

本発明の目的は、脱水起動時だけでなく高速回転時においても振動を抑制したドラム式洗濯機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、洗濯物が収容され、回転中心が水平又は開口部側が高くなるように傾斜させたドラムと、このドラムを内包し洗濯水を溜める外槽と、前記ドラムを駆動するモータと、前記外槽を支持する筺体を備え、洗浄、すすぎ及び脱水の各工程を行うドラム式洗濯機において、前記脱水工程中に、前記ドラムの回転速度を上昇させ、前記外槽と前記ドラムが一体に振動する回転速度を超えた後、最高脱水回転速度に達する前に、前記外槽の重量を軽くする。

本発明によれば、脱水起動時だけでなく高速回転時においても振動を抑制しつつ、据え付け時の低重量化を実現したドラム式洗濯機を提供できる。

実施例１に係る洗濯機の縦断面図である。 脱水時の振動の一例を簡単に説明する概略説明図である。 各給排水バルブの開閉時期を説明するフローチャートである。 振動検知装置を洗濯機に取り付けた例の縦断面図である。 洗濯機の脱水駆動パターンの例である。 実施例２に係る洗濯機の他の構造例の縦断面図である。 実施例３に係る洗濯機の他の構造例の縦断面図である。 実施例４に係る洗濯機の縦断面図である。 実施例４における重りの移動時期を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、適宜図を参照にして詳細に説明する。

＜実施例１＞図１に示すように、本実施例にかかるドラム式洗濯機は、洗濯物が収容され、回転中心が水平又は開口部側が高くなるように傾斜させたドラム３と、このドラム３を内包し洗濯水を溜める外槽２と、この外槽２を収納する筐体１を有している。また、外槽２と筐体１との間には、外槽２の荷重を受ける防振ばね９と、外槽２の振動を抑制する防振ダンパ１０が設置されており、筺体１と外槽２の開口部が、ベローズ７によって弾性接続されている。更に、本実施例のドラム式洗濯機は、ドラム３を駆動するドラム駆動用モータ５と、一端をドラム３の回転中心に固定した回転軸６と、洗濯物の出し入れを行うとともに水漏れや洗濯物の飛び出しを防止するドア８を備えている。

そして、洗浄工程及びすすぎ工程時には、ドラム３がドラム駆動用モータ５により低速回転駆動され、ドラム３内の洗濯物を持ち上げた後、水面上に落下させて洗浄やすすぎを行う。また、脱水工程時には、ドラム３を高速回転させて遠心脱水を行う。ここで、ドラム３の外周部には多数の通水孔４が設けられているので、高速回転に伴って洗濯物に含まれていた水が絞り出される。

特に、脱水工程中、ドラム３内の洗濯物に片寄りが生じていると、ドラム３及び外槽２が振動し、特に脱水回転開始時に共振によって大きな振動を発生させる。そこで、起こりうる洗濯物の最大の片寄りによるアンバランスに対しても過度の外槽２の振動を防ぎ所定の振幅以下に抑えるため、緩衝力の大きな防振ダンパ１０を用いることにより、振動振幅を低減している。

次に、ドラム式洗濯機の脱水時の振動に関し、図２を用いて詳細に説明する。一般に、脱水工程へ移行すると、ドラム３の回転速度を徐々に上昇させていき、外槽２とドラム３が同位相で一体に振動するようになる。しかし、ドラム３の速度上昇は継続し、このような共振を発生させる同相固有振動数の領域を、一気に通過させる。その後、更に高速回転させて所定の回転速度に達すると、その回転速度（最高脱水回転速度等）で一定時間ドラム３を回転させることにより、洗濯物に含まれる水分を絞り出す。また、最高脱水回転速度より低いところにある、同相固有振動数による共振は、通常、図２のようにＸ、Ｙ、Ｚの３軸の並進と回転の合計６個の振動モードが存在する。ただし、Ｚ軸の回転振動は、ドラム３の回転変動が小さいと発生し難いため、外槽２の振動には現れないときもある。このようなドラム式洗濯機の６種類の振動を低減するために、緩衝力の非常に大きな防振ダンパ１０を設けたり、静止している外槽２自体を重くしたり、ドラム駆動用モータ５との重量バランスも考慮し外槽２の中央より前側に金属やコンクリートの重りを装着したりする方法が考えられる。

ただし、実際には、最高脱水回転速度より高速領域においても、外槽２とドラム３が逆位相で大きく振動する振動モードが存在する。しかも、この振動モードを生じさせる逆相固有振動数は、外槽２や金属等の付加重りの重量、負荷の量やアンバランスの発生状況によって低下する場合がある。このため、逆相固有振動数が最高脱水回転速度よりも高いところに設定されていても、上述のように単純に外槽２の一部を重くした場合、逆相固有振動数が低下し、高速脱水運転時に大きな振動を発生させる可能性がある。

そこで、本実施例では、脱水起動後のドラム３の回転速度について、外槽２とドラム３が一体に振動する回転速度、すなわち、同相固有振動数に相当する回転速度、を超えるまでは、外槽２を重くし、この回転速度を超えたら、最高脱水回転速度に達する前に、外槽２を軽くして逆相固有振動数を高めることにした。

具体的な構造は、液体を溜める貯水容器１３を外槽２の前側に配置し、外槽３から貯水容器１３へ水を供給するための給水バルブ１４と、貯水容器１３から排水ホース１２へ水を排出するための排水バルブ１５を設ける。

次に、脱水工程開始後の各給排水バルブの開閉動作の一例について、図３を用いて説明する。まず、脱水工程が開始されると、給水バルブ１４が開き、外槽２から貯水容器１３内へ水が供給される。次に、貯水容器１３内に水が溜まったら、外槽２に備えられている排水バルブ１１を開き、排水ホース１２を介して、外槽２内の水を機外へ排水した後、ドラム駆動用モータ５を回転させて遠心脱水を始める。このとき、貯水容器１３内に水が完全に溜まる前に、外槽２に備えられた排水バルブ１１を開いても良い。その後、ドラム３の回転速度を上昇させ、３００ｒ／ｍｉｎ以上５００ｒ／ｍｉｎの範囲にある所定の回転速度に達すると、共振を通過したと看做して、給水バルブ１４を閉じ、排水バルブ１５を開いて、貯水容器１３内の水の排出を始める。そして、水を排出しながら、ドラム３の回転速度を上昇させ、最高脱水回転速度に達する前には貯水容器１３の排水を完了させる。
なお、貯水容器１３内の水を排出する際、排水バルブ１５は開いており、貯水容器１３内に水が溜まることはないため、給水バルブ１４は開いたままであっても構わない。そして、脱水運転時間が終了すると、ドラム駆動用モータ５にブレーキをかけ、ドラム３の停止動作を行う。脱水工程が終了すると、外槽２の排水バルブ１１と、貯水容器１３の排水バルブ１５を閉じる。

このように、外槽２とドラム３が一体に共振するドラム回転速度を通過するまでは、外槽２の重量を通常より増加させることで、脱水起動時及び共振回転速度通過時における外槽２の振動を抑制しつつ、その後は、外槽２の重量を低減して通常に戻すことで、高速回転時における外槽２とドラム３の逆位相による外槽２の大きな振動を抑制することが可能となる。このことは、最高脱水回転速度の更なる高速化や、非運転中のドラム式洗濯機そのものの軽量化による据付時の運搬容易化にもつながる。なお、各給排水バルブ１１、１４、１５の開閉方法は、共振前に貯水容器１３内に水が溜まり、脱水の最高回転速度前に貯水容器１３内から水が排出されれば良く、貯水容器１３への給排水はバルブの代わりにポンプを用いても構わない。

ここで、共振通過を確実に判断するための検出装置を設けた例について、図４、図５を用いて説明する。まず同相固有振動数は開発段階でわかっているため、ドラム３がどのような回転速度のときに共振を通過するかは予め特定することが可能である。そこで、ドラム回転速度を、ドラム駆動用モータ５の駆動波形から間接的に求めたり、ドラム駆動用モータ５に設けた回転検出装置から直接的に求めたりし、ドラム３が共振を通過したかどうかを監視する。なお、マイコン制御の洗濯機では、通常、上述のいずれかの手段でドラム駆動用モータ５の回転速度を測定しているので、その回転速度を利用すれば良い。また、図４のように外槽２に振動検出装置２５を装着し、実際の脱水運転時の振動から共振通過を判断しても構わない。

そして、一般的なマイコン制御の洗濯機では、脱水運転は図５のように時間と回転数の運転パターンをプログラムされて運転している。そこで、同相固有振動数が分かれば、共振を超える回転速度がわかり、脱水開始からの経過時間でも判断することが可能になる。
例えば、洗濯物の容量や選択された脱水運転時間によって脱水運転パターンを変更してプログラムされている場合は、その容量にあった運転パターンから経過時間を決定する必要がある。なお、一般的に洗濯機では、マイコン制御の場合はマイコンが時間を計測しており、マイコン制御以外の場合も機械式タイマー等を備えている。

また、本実施例では、節水の要求から洗濯で利用した水を外槽２から貯水容器１３に供給しているが、水道水を直接貯水容器１３に供給してもよい。

＜実施例２＞ここで、貯水容器内への給排水の時間を短縮する方法の一例について、図６を用いて説明する。この実施例２は、貯水容器１６への給排水はバルブ１８、２０で行っているため、重力を効果的に利用できる。図６のように貯水容器１６の上面に給水口１７を設け、貯水容器１６内の下面に傾斜を持たせその斜面の一番低いところに排水口１９を設けることで給排水を容易にする。そして、空気抜きホース２１を設けることで、排水バルブ２０を閉めた状態でも貯水容器１６内への水の供給を容易にできるようになる。この空気抜きホース２１は、外槽２に繋ぐ場合は、運転時に外槽２の最高水面位置より上に繋ぐことにより、洗濯時の貯水容器１６内への水の浸入を防止でき、外気に開放する場合も空気抜きホース２１の端面を外槽２の最高水面位置よりも上にすることにより、空気抜きホース２１から水が溢れ出すことを防止できる。なお、貯水容器１６内の下面の傾斜は、図６では後側が低くなっているが、貯水容器１６の前側をより重くするために前側を低くして排水口１９を前にも設けてもよい。

＜実施例３＞次に、回転軸６の後面が低く傾斜しているドラム式洗濯機へ適用した実施例３について、図７を用いて説明する。図７の貯水容器２２のように、貯水容器２２内の下面の傾斜の後側を低くしても前側をより重くすることが容易に実現できる。そのうえ、外槽２の前側は水平回転軸のドラム式洗濯機と比較し上側にあるため、貯水容器２２を大きくできるという利点もある。

＜実施例４＞本実施例は、水による外槽２の重量変化でなく、重り２６を後側に移動して固有振動数を上昇させる方式を採用したものであり、図８を用いて詳細に説明する。洗濯機の基本的な運転と、図１と同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。また、説明しやすいように、外槽２の下にあった排水ホース１２や防振ダンパ１０は省略する。

上述したように、外槽２とドラム３が逆相で振動する逆相固有振動数は、最高脱水回転速度より高いところに存在しているが、この逆相固有振動数は、外槽２やドラム３の前側が重くなると低下する一方、後側が重くても低下しにくい。すなわち、外槽２やドラム３の背面部分や回転軸６周りの剛性を増加させたり、振動の節から離れていて振動が大きくなる外槽２やドラム３の前側を軽くしたりすると、逆相固有振動数を上昇させることが可能である。そこで、図８のように、外槽２の下側に前後に移動可能な重り２６と、その重り２６を前後に移動させる重り駆動用軸２８と、その重り駆動用軸２８を駆動する重り駆動用モータ２７を設けた。

ここで、重り２６の移動動作について図９を用いて説明する。ドラム３のドラム駆動用モータ５や外槽２の排水バルブ１１の動作については、図３と同様の動作のため省略する。まず、重り２６は通常は外槽２の前側にあり、ドラム駆動用モータ５とのバランスを取るように設けられている。脱水運転が開始され共振を超えたと判断されると、重り駆動用モータ２７が螺旋状の溝を有した重り駆動用軸２８を回転させ、重り２６を後側に移動させる。そして、脱水工程が終了してブレーキがかかると、重り駆動用モータ２７が上述とは逆方向に回転し、重り２６が再び前に移動する。この動作を行うことにより、脱水の運転開始から共振回転付近までは外槽２の重量を重く、高速回転時は外槽２の前側重量を低減することが可能になり、共振時の低振動化と高速回転化を実現できる。なお、重り２６を前後に移動する手段は本実施例と異なる構成や手段でも良く、共振時以外に重り２６が外槽２の後側にあっても構わない。また、回転軸６の後側が低く傾斜しているドラム式洗濯機でもよい。

１ 筐体
２ 外槽
３ ドラム
４ 通水孔
５ ドラム駆動用モータ
６ 回転軸
７ ベローズ
８ ドア
９ 防振ばね
１０ 防振ダンパ
１１ （外槽の）排水バルブ
１２ 排水ホース
１３ 貯水容器
１４ （貯水容器への）給水バルブ
１５ （貯水容器の）排水バルブ

Claims (5)

1. 洗濯物が収容され、回転中心が水平又は開口部側が高くなるように傾斜させたドラムと、このドラムを内包し洗濯水を溜める外槽と、前記ドラムを駆動するモータと、前記外槽を支持する筺体を備え、洗浄、すすぎ及び脱水の各工程を行うドラム式洗濯機において、
   前記脱水工程中に、前記ドラムの回転速度を上昇させ、前記外槽と前記ドラムが一体に振動する回転速度を超えた後、最高脱水回転速度に達する前に、前記外槽の重量を軽くすることを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 請求項１において、
   前記ドラムが、３００ｒ／ｍｉｎ以上５００ｒ／ｍｉｎ以下の所定の回転速度に達すると、前記外槽の重量を軽くすることを特徴とするドラム式洗濯機。
3. 請求項２において、
   前記外槽には容器が設けられており、
   前記脱水工程が開始すると、前記容器内に水を溜め、前記ドラムが前記所定の回転速度に達すると、前記容器内から水を排出することを特徴とするドラム式洗濯機。
4. 洗濯物が収容され、回転中心が水平又は開口部側が高くなるように傾斜させたドラムと、このドラムを内包し洗濯水を溜める外槽と、前記ドラムを駆動するモータと、前記外槽を支持する筺体を備え、洗浄、すすぎ及び脱水の各工程を行うドラム式洗濯機において、前記外槽には前後方向に移動可能な重りが設けられており、
   前記脱水工程中に、前記ドラムの回転速度を上昇させ、前記外槽と前記ドラムが一体に振動する回転速度を超えた後、最高脱水回転速度に達する前に、前側に位置する前記重りを後側へ移動させることを特徴とするドラム式洗濯機。
5. 請求項４において、
   前記脱水工程が終了すると、前記重りを後側から前側へ移動させることを特徴とするドラム式洗濯機。