JP2017060627A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】振動の低減と良好な脱水立上がり性を実現するドラム式洗濯機を提供すること。
【解決手段】回転ドラム４の前部周縁部に配設され、内部に流体１７が封入された密閉円環状の流体バランサー１３は、その内部に、放射方向に対して脱水の回転方向に所定の角度を付けた複数の仕切り板１８を設けて複数の区画室２１を形成する構成とすることにより、脱水の脱水起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニット２の振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られ、静かで、スムーズな脱水立上がり性を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転ドラム内に収容した洗濯物を洗濯するドラム式洗濯機に関するものである。

従来、この種のドラム式洗濯機は、振動を抑制するために、水槽ユニット下部を防振用のダンパーで支持すると共に、回転ドラムの前部周縁部に流体を封入した流体バランサーを配設することによって、振動を抑制する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に記載された従来のドラム式洗濯機の正面断面図、図８は、同ドラム式洗濯機の縦断面図である。

図７、図８において、洗濯機本体４１内には、水槽４３が配設され、水槽４３は、複数のサスペンション４２によって半拘束的に吊り下げられている。水槽４３内部には、回転ドラム４７が回転自在に支持されている。

回転ドラム４７の中心軸方向の両端周縁には、流体バランサーが配設されている。流体バランサーは、径方向に２つに分離して、外周側に第１流体バランサー４９を、内周側に第２流体バランサー５０を形成している。第１流体バランサー４９と第２流体バランサー５０の内部には、放射状に配置された仕切り板４８を設けている。仕切り板４８の外周方向には、仕切り板４８間で囲まれる空間を連通する連通孔５１を設けている。

水槽４３の前面には、洗濯機本体４１との間に水密性を保持するベローズ５８を備え、ベローズ５８は、閉塞状態の蓋５９と水密状に嵌合するようになっている。

また、水槽４３の底部と洗濯機本体４１の底部との間には、摩擦ダンパー６１が左右一対設けられている。

特開平４−２４０４８８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、洗濯機の起動時、例えば、回転ドラム４７の回転数が、０〜１００ｒ／ｍｉｎの状態では、第１流体バランサー４９及び第２流体バランサー５０内部の流体に対する重力の作用により、流体は、上部側へ持ち上がることが阻害される。このため、第１流体バランサー４９及び第２流体バランサー５０内部の流体は、第１流体バランサー４９及び第２流体バランサー５０の全周に満遍なく行き渡りにくく、起動時の振動が大きくなるという課題があった。

上記を解決するために、仕切り板４８の連通孔５１を大小に変化させることが考えられる。この構成では、水槽ユニットの１次共振点（例えば、約１００ｒ／ｍｉｎ）を通過後に、流体は、重力の作用により、回転ドラム内での衣類の片寄りによる偏心荷重に対して１８０°逆方向へスムーズに移動しない。このため、２次共振点（例えば、約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で、十分な振動抑制効果が得られないという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、脱水起動時の振動が安定すると共に、十分な振動抑制効果が得られ、静かで、脱水立上がり性のよいドラム式洗濯機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係るドラム式洗濯機は、回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包する水槽と、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラム、水槽、モータ等からなる振動系の水槽ユニットと、前記水槽ユニットを揺動自在に弾性支持した洗濯機本体と、前記回転ドラムの周縁部に配設され、内部に流体が封入された環状の流体バランサーとを備え、前記流体バランサーは、内部に、法線方向に対して、脱水の回転方向に所定の角度を付けた複数の仕切り板を設けて、複数の区画室を形成したものである。

これによって、脱水起動時の振動が安定すると共に、十分な振動抑制効果が得られ、静かで、スムーズな脱水立上がり性を実現することができる。

本発明のドラム式洗濯機は、脱水起動時の振動が安定すると共に、十分な振動抑制効果が得られ、静かで、スムーズな脱水立上がり性を実現することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるドラム式洗濯機の縦断面図 同ドラム式洗濯機の流体バランサーの正面断面図 同ドラム式洗濯機の流体バランサーの断面図 同ドラム式洗濯機の流体バランサーの脱水工程の動作説明図 同ドラム式洗濯機の水槽ユニットの振動波形の比較図 本発明の第２の実施の形態におけるドラム式洗濯機の流体バランサーの断面図 従来のドラム式洗濯機の正面断面図 同ドラム式洗濯機の縦断面図

第１の発明は、回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包する水槽と、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラム、水槽、モータ等からなる振動系の水槽ユニットと、前記水槽ユニットを揺動自在に弾性支持した洗濯機本体と、前記回転ドラムの周縁部に配設され、内部に流体が封入された環状の流体バランサーとを備え、前記流体バランサーは、内部に、法線方向に対して、脱水の回転方向に所定の角度を付けた複数の仕切り板を設けて、複数の区画室を形成したものである。

これにより、脱水の脱水起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニットの振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られ、静かで、スムーズな脱水立上がり性を実現することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の流体バランサーは、前記流体バランサーは、前記仕切り板に、各々の区画室を連通する連通孔を形成するとともに、前記仕切り板の面積に対する前記連通孔面積の割合である開口率を略４５％としたものである。

これにより、脱水の脱水起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニットの振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られ、静かで、
スムーズな脱水立上がり性を実現することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の流体バランサーは、前記流体バランサーは、連通孔の一部を外周壁面側まで開口したものである。

これにより、脱水の脱水起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニットの振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られ、静かで、スムーズな脱水立上がり性を実現することができる。

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の縦断面図である。

図１において、洗濯機本体１内には、有底円筒状に形成された水槽３が配設され、水槽３内には、回転ドラム４が回転自在に収納されている。回転ドラム４は、回転軸５を水槽３背面に設けた軸受で軸支され、軸方向が水平または水平方向から下向き傾斜となるように支持されている。本実施の形態では、回転ドラム４は、背面側が下向きとなるように傾斜して支持されている。回転ドラム４の回転軸５には、水槽３の背面に配設したモータ７が連結されている。

水槽ユニット２は、回転ドラム４、水槽３、モータ７等で構成される振動系である。水槽ユニット２は、洗濯機本体１の基底部８と水槽３下面部に設けられた支持板９との間に取り付けられた防振ダンパー１０により支持されている。また、水槽３の上部に固定された上部支持金具１１と洗濯機本体１の上面との間に設けた防振バネ１２で揺動自在に弾性的に防振支持されている。

回転ドラム４の前部周縁部には、振動低減用として、内部に流体が封入された密閉円環状の流体バランサー１３が配設されている。流体バランサー１３については、図２以降で詳述する。

洗濯機本体１の前面部傾斜面には、扉体１４を開閉自在に軸支しており、使用者は、扉体１４を開放して回転ドラム４内に洗濯物を出し入れする。

また、洗濯機本体１内下部には、マイクロコンピュータ等で構成した制御部１５が配設されている。制御部１５は、操作表示部１６の入力設定手段（図示せず）および表示手段（図示せず）などと信号伝達を行うと共に、モータ７の回転制御などを行い、洗い、すすぎ、脱水等の一連の工程を制御する。

図２は、本発明の第１の実施の形態におけるドラム式洗濯機の流体バランサーの正面断面図、図３は、同ドラム式洗濯機の流体バランサーの断面図である。

図２、図３において、流体バランサー１３は、流体１７を封入して密閉された円環状に形成している。本実施の形態では、環状リブ２０により径方向に３層に形成しているが、３層に限定するものではない。

本実施の形態では、脱水工程時には、回転ドラム４は、図２に矢印Ａ方向、時計方向に回転するように設定している。回転ドラム４の脱水工程時の回転方向は、時計方向に限定するものではなく、反時計方向に回転させるようにしてもよい。

流体バランサー１３の各層は、内部に複数の仕切り板１８を設けており、仕切り板１８によって、円周方向に複数の区画室２１を区画形成している。

仕切り板１８は、法線に対して回転ドラム４の脱水工程時の回転方向に対して略４５°の角度傾斜している。仕切り板１８の傾斜方向は、回転ドラム４の脱水工程時の回転方向に対して、外周側が内周側よりも先行する方向に設定している。

種々実験の結果、仕切り板１８は、周方向に１２°程度からより狭い間隔に配設することにより流体１７の動きが安定することが判明した。周方向に１２°の間隔で仕切り板１８を配設した場合、仕切り板１８は、周方向に３０枚配設することになる。

本実施の形態では、仕切り板１８のより好ましい配置として、仕切り板１８は、周方向に１０°の間隔に配設している。この場合、仕切り板１８は、周方向に３６枚配設することになる。

仕切り板１８は、上述のように傾斜させることにより、脱水工程時に回転ドラム４が回転する際に、仕切り板１８が水車のように、流体１７を効率よく掻き上げ、流体１７をスムーズに移動させて、安定させることができる。

仕切り板１８には、図３に示すように、連通孔１９を形成している。図３では、連通孔１９をハッチングした箇所で示している。連通孔１９は、仕切り板１８によって区画されたそれぞれの区画室２１を連通し、それぞれの区画室２１に流体１７を移動させる。

連通孔１９は、流体１７に流動抵抗をもたせつつ流体を流す大きさに形成される。仕切り板１８の面積に対する連通孔１９の割合である開口率（＝連通孔面積／仕切り板面積）を最適化する必要がある。

本実施の形態では、ＣＡＥ解析及び実験的に得られた最適値として、仕切り板１８の面積に対する連通孔１９の開口率（連通孔面積／仕切り板面積）は、略４５％（±５％）としている。

本実施の形態では、流体バランサー１３は、円周状に環状リブ２０を形成して、径方向に三層構造としているが、層の数、層の構造等は、回転ドラム４の直径、回転ドラム４の容量などに応じて、適切に設定されるものであって、本実施の形態に限定されるものではない。

以上のように構成したドラム式洗濯機において、以下、その動作、作用を説明する。

図４は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯機の流体バランサーの脱水工程の動作説明図であり、（ａ）は、回転ドラムの停止状態を示し、（ｂ）は、回転ドラムの回転数が１００ｒ／ｍｉｎの状態を示し、（ｃ）は、回転ドラムの回転数が２００ｒ／ｍｉｎの状態を示し、（ｄ）は、回転ドラムの回転数が８００ｒ／ｍｉｎの状態を示している。

図５は、同ドラム式洗濯機の水槽ユニットの振動波形の比較図である。

図４及び図５において、洗濯運転にて、洗い工程が終了して洗濯水を排水すると、脱水工程に移行する。

脱水工程では、回転ドラム４が起動を始めると、洗濯物が重力に逆らって回転ドラム４
の内壁に張り付く回転数（約６０ｒ／ｍｉｎ）で偏心荷重が発生する。そして、水槽ユニット２の１次共振点（約１００ｒ／ｍｉｎ）を通過するまでは、流体バランサー１３の流体１７は、偏心荷重と同位相に移動するため、水槽ユニット２の振動が増幅する。水槽ユニット２の振動が増幅して、不安定にならないように、流体１７は均等に分布していることが望ましい。

ここで、仕切り板１８は、法線方向に対して、脱水回転方向Ａ側に略４５°の角度を設けて傾斜して形成している。仕切り板１８は、傾斜して形成しているため、仕切り板１８により流体１７をスムーズに掻き上げて均等に分散させることができ、これにより、１次共振点をスムーズに通過することができる。

さらに回転数が上がって、２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近になると、流体バランサー１３の流体１７は、偏心荷重と逆位相側に、すなわち、回転ドラム４の回転に対して位相が遅れる方向（図４（ｃ）に示す矢印Ｂ方向）に移動をはじめている。この流体１７の動きが妨げられると、振動抑制効率が低下する。

仕切り板１８は、法線方向より脱水工程時の回転方向Ａ側に略４５°傾斜して形成しているために、流体１７に遠心力が働いていても、流体１７は移動を妨げることなく、偏心荷重の方向にスムーズに移動することができ、水槽ユニット２の振動を低減することができる。

さらに回転数が上がり、定常回転数（約８００ｒ／ｍｉｎ）になっても、流体１７は偏心荷重に対してと逆位相に移動したままの状態を維持し、水槽ユニット２の振動を提言することができる。

一般的に、水槽ユニット２の共振点付近において、流体１７のスロッシング（共振）現象が課題となる場合がある。本実施の形態では、仕切り板１８を法線方向に対して、脱水工程時の回転方向Ａ側に略４５°傾斜して形成している。このため、仕切り板１８は、回転ドラム４の回転に対して、流体１７の動作として位相が進む方向には大きな流動抵抗となると共に、非対称な形状であるため、スロッシング（共振）現象は発生し難い。

仕切り板１８の連通孔１９は、上述の１次共振点（約１００ｒ／ｍｉｎ）での流体１７の均等な分布と２次共振点での逆位相への移動の促進の役割を効果的に発揮するための重要なパラメータとなる。

本実施の形態では、図３に示すように、ＣＡＥ解析及び実験的に得られた最適値として、仕切り板１８の面積に対する連通孔１９の開口率（＝連通孔面積／仕切り板面積）は、略４５％（±５％）としている。この数値は、流体バランサー１３の内部層の形状（体積、縦横比など）及び流体１７の液量には因らないことを確認している。

図５は、回転ドラム４の内部前方に、模擬偏心荷重として固形のアンバランス体５００ｇを配置して脱水回転させた時の水槽ユニットの振動を表しており、縦軸に水槽ユニット２の振幅、横軸に脱水回転数を示す。

図５に示すように、従来のドラム式洗濯機と比較して、特に２次共振点（２００ｒ／ｍｉｎ）付近において、水槽ユニットの振幅が低減されており、大きく振動抑制効果が得られていることが分かる。

なお、仕切り板１８の連通孔１９は、開口率が小さいと、上記の振動抑制効果が得られず、また、開口率を大きくし過ぎると、流体のスロッシング（共振）現象により挙動が不
安定になることが、ＣＡＥ解析及び実験的に得られている。したがって、連通孔１９は、開口率（連通孔面積／仕切り板面積）の設定が重要である。

なお、本実施の形態では、流体バランサー１３を回転ドラム４の前方周縁部に配設した例を示したが、後方周縁部のみ、或いは前方周縁部と後方周縁部の前後両端部に配設しても効果は同様である。

以上のように、本実施の形態１においては、回転ドラム４に配設した流体バランサー１３は、内部に、法線方向に対して脱水の回転方向側に所定の角度に傾斜して形成した複数の仕切り板１８を設けて、複数の区画室２１を形成する構成としている。これにより、脱水の脱水起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニット２の振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られ、静かで、スムーズな脱水立上がり性を実現することができる。

また、流体バランサー１３は、仕切り板１８に、各々の区画室２１を連通する連通孔１９を形成するとともに、仕切り板１８の面積に対する連通孔１９面積の割合である開口率を略４５％とする構成としている。これにより、脱水の脱水起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニット２の振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られ、静かで、スムーズな脱水立上がり性を実現することができる。

（実施の形態２）
図６は、発明の第２の実施の形態におけるドラム式洗濯機の流体バランサーの断面図である。流体バランサーの連通孔形状以外は、第１の実施の形態と同じであり、同一部品は同一符号を付して説明を省略する。

図６において、流体バランサー２３の仕切り板１８の連通孔２９は、孔の回転ドラム４前部側を外周壁面側まで開口している。これにより、仕切り板１８の面積に対する連通孔２９の割合である開口率（連通孔面積／仕切り板面積）は、略４５％（±５％）としている。

連通孔２９の一部を外周壁面側まで開口して、開口率を略４５％とすることにより、流体１７の移動がスムーズになるので、仕切り板１８部に遠心力と表面張力に起因して、逆位相へ移動せずにロスとなる流体１７の残留が起きにくくなり、定常回転数（約８００ｒ／ｍｉｎ）域においても、より効果的に水槽ユニット２の振動を抑制できる。

以上のように、本実施の形態２においては、流体バランサー２３は、連通孔２９の一部を外周壁面側まで開口して、開口率を略４５％とする構成とすることにより、脱水の脱水起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニット２の振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果を得ることができ、静かで、スムーズな脱水立上がり性を実現することができる。

以上のように、本発明によれば、脱水の回転起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニットの最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られ、静かで、スムーズな脱水立上がり性を得ることが可能となるので、流体を封入した流体バランサーを有する他の洗濯機の用途に適用できる。

１ 洗濯機本体
２ 水槽ユニット
３ 水槽
４ 回転ドラム
５ 回転軸
７ モータ
１３ 流体バランサー
１５ 制御部
１７ 流体
１８ 仕切り板
１９ 連通孔
２１ 区画室
２３ 流体バランサー
２９ 連通孔

Claims (3)

1. 回転ドラムと、前記回転ドラムを回転自在に内包する水槽と、前記回転ドラムを駆動するモータと、前記回転ドラム、水槽、モータ等からなる振動系の水槽ユニットと、前記水槽ユニットを揺動自在に弾性支持した洗濯機本体と、前記回転ドラムの周縁部に配設され、内部に流体が封入された環状の流体バランサーとを備え、前記流体バランサーは、内部に、法線方向に対して、脱水の回転方向に所定の角度を付けた複数の仕切り板を設けて、複数の区画室を形成したドラム式洗濯機。
2. 前記流体バランサーは、前記仕切り板に、各々の区画室を連通する連通孔を形成するとともに、前記仕切り板の面積に対する前記連通孔面積の割合である開口率を略４５％とした請求項１に記載のドラム式洗濯機。
3. 前記流体バランサーは、連通孔の一部を外周壁面側まで開口した請求項１または２に記載のドラム式洗濯機。

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