JP2017086516A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】
外槽を外枠に懸架支持する防振装置において、減衰力が大きく、信頼性が高い防振装置を有する洗濯機を提供することにある。
【解決手段】
本発明は、底部に回転翼を有する内槽と、該内槽を内包する外槽と、該外槽を収納する外枠と、防振装置によって前記外槽を前記外枠に懸架支持する洗濯機において、前記防振装置は一端を前記外枠に支持され、他端にばね座を介して防振ばねを支持する吊り棒と、該吊り棒と摺動する摺動部材と、前記吊り棒と前記摺動部材との間に介在された潤滑剤と、前記防振ばねとともに伸縮する空気室と、該空気室に空気が出入りする小孔を備え、該空気室の側壁が弾性体であるように構成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、洗濯機に関するものであり、特に外槽の振動を抑制する防振装置に関するものである。

一般的な洗濯機は、底部に回転翼を有する内槽と、この内槽を内包する外槽と、この外槽を収納する外枠と、外槽を外枠に懸架支持する防振装置と、回転翼を取り付けた洗濯軸と、この洗濯軸を駆動するモータとを備えた構成となっている。このような構成の洗濯機において、洗いおよびすすぎ工程後に内槽内の衣類が片寄った状態で、遠心脱水工程のために内槽を高速で回転する場合、回転速度を上昇させる過程において、外槽の振動が大きくなり、外枠にも大きな振動や騒音が発生する。そこで、防振装置により外槽の振動を低減するとともに、外槽に生じる振動が外枠に伝わることを低減するように保持されている。このような防振装置として、例えば、特開平１０−７６０９６号公報（特許文献１）に開示されたものがある。

特許文献１の防振装置は、洗濯機筺体に吊り下げられる支持棒と、この支持棒の先端に係止されるシールと、水槽を支持し前記支持棒が貫通して前記シールと摺動するスライダーと、このスライダーと前記シールとの間に介在されるサスペンションスプリングとから成り、前記シールの前記支持棒と嵌合する穴径は前記支持棒の軸径とほぼ等しく、かつ前記シールの前記支持棒と嵌合する内面には軸方向の溝が少なくとも１本設けられるとともに、更に前記支持棒の先端部のシール受け部材と当接する前記シールの底面には前記軸方向の溝と連通する径方向の溝が少なくとも１本設けられ、前記シールに前記スライダー内の空気を出入りさせるための流路が形成されている、と記載されている。

特開平１０−７６０９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術には、空気室の圧力変化による摩耗や摺動による減衰力の増減については考慮されていない。例えば、水槽が胡麻擂り運動のような振動をする場合、水槽の振動に伴ってスライダーとシールが相対移動し摺動することにより減衰力を発生する。そして、その相対移動により空気室の容積も増減し、空気室を貫通している支持棒に設けられた溝から空気が出入りすることにより減衰力が発生する。ここで、空気室の容積が減少する場合は、空気室の内圧が高くなり、シールの外径を縮める力が働き、シールをスライダーに押し付ける力が減少し摺動による減衰力が低下する。また、空気室の容積が増加する場合は、空気室の内圧が低くなり負圧になるため、シールの外径を広げる力が働き、シールをスライダーに押し付ける力が増加し摺動による減衰力が増加する。そして、シールをスライダーに押し付ける力が増加すると、摩耗も増加し永年使用すると摺動による減衰力が低下するという課題がある。

本発明の目的は、外槽を外枠に懸架支持する防振装置において、減衰力が大きく、信頼性が高い防振装置を有する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、底部に回転翼を有する内槽と、該内槽を内包する外槽と、該外槽を収納する外枠と、防振装置によって前記外槽を前記外枠に懸架支持する洗濯機において、前記防振装置は一端を前記外枠に支持され、他端にばね座を介して防振ばねを支持する吊り棒と、該吊り棒と摺動する摺動部材と、前記吊り棒と前記摺動部材との間に介在された潤滑剤と、前記防振ばねとともに伸縮する空気室と、該空気室に空気が出入りする小孔を備え、該空気室の側壁が弾性体であるように構成した。

本発明によれば、外槽を外枠に懸架支持する防振装置において、吊り棒と摺動部材が摺動するときに発生する減衰力と、防振ばねとともに伸縮する空気室に設けた小孔から空気が出入りするときに発生する減衰力とを組み合わせることにより、大きな減衰力を発生できる。そして、摺動と空気による減衰力を組み合わせることにより、摺動による減衰力単独で減衰を大きくする場合よりも、摺動による減衰力を小さくできるので、吊り棒と摺動部材の押し付け力を小さくでき、摩耗を低減できる。これにより、大きな減衰力を実現するとともに、永年使用しても安定した減衰力を得ることができ、信頼性が高い防振装置を有した洗濯機を提供できる。

実施例１に係る洗濯機の概略縦断面図である。 実施例１に係る防振装置の概略縦断面図である。 脱水時の振動の一例を説明する概略説明図である。 実施例１に係る防振装置の概略縦断面図である。 実施例１に係る防振装置の概略縦断面図である。 実施例１に係る防振装置の概略縦断面図である。 実施例１に係る防振装置の概略縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について、適宜図を参考にして詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る洗濯機の概略を説明する縦断面図である。この図では、洗濯機の基本構成要素のみについて記載し、その他の要素、例えばパネルスイッチ等は省略し図示していない。その主要構成は、外枠１と、この外枠１に防振装置２を介して弾性支持されている合成樹脂製の外槽３、この外槽３に内装され衣類などの洗濯物の不つりあいをキャンセルするための流体バランサ１１を装着するＳＵＳ製の内槽５、この内槽５を脱水軸１３に固定するためのアルミ製のフランジ６、内槽５の底部に内装され洗濯時に回転する回転翼４、この回転翼４と固定される洗濯軸１２、この洗濯軸１２を駆動するときに歯車にて減速する減速機構７、この減速機構７及びモータ８を固定し外槽３に保持されている取付板９、モータ８と減速機構７間のトルク伝達を行うプーリ・ベルト系１０である。上記構成において、モータ８は洗いやすすぎ工程時にプーリ・ベルト系１０と減速機構７を介し内外二重構造軸の内側の洗濯軸１２を経て回転翼４のみを回転させ、脱水工程時にはプーリ・ベルト系１０を介して内外二重構造軸の外側の脱水軸１３を経て内槽５を回転翼４とともに高速回転させて遠心脱水を行う。ここで、内槽５の外周部には多数の通水孔５ａ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。このとき、内槽５の中の洗濯物に片寄りが生じると、内槽５および外槽３は振動し、特に脱水回転初期における共振により大きく振動する。この振動を抑えるための減衰力を付与するとともに、外槽３の振動が外枠１に伝わらないようにするため防振装置２で保持されている。

ここで、一般的な洗濯機の脱水時の振動について図３を用いて説明する。脱水工程へ移行すると、内槽５の回転速度を徐々に上昇させる際に、外槽３と内槽５が同位相で一体に振動する同相固有振動数の領域を通過する。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（図中の最高脱水回転速度等）で一定時間内槽５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。ここで、同相固有振動数の領域を通過するときに、共振等で外槽３の振動が大きくなる場合は減衰が必要であるが、最高脱水回転速度等の外槽３の振動が小さい場合は減衰が不要である。前述した同相固有振動数は、主に１次モードとしてパラレルモード（洗濯機の外槽３と内槽５が同位相でほぼ剛体の並進運動する振動形態）と、２次モードとしてコニカルモード（洗濯機の外槽３と内槽５が同位相でほぼ剛体の胡麻擂り運動する振動形態）の２つが存在する。そこで、脱水起動時に通過する共振時の振動を低減するために、防振装置２の減衰力を増加させたり、回転せず静止している外槽３自体を重くしたり、外槽３に重りを装着する手段などの方法が考えられる。ここで、前述のコニカルモードは重心を回転中心として振動しているため、重心より離れた位置に重りを装着することにより、振動低減効果を大きくすることができる。一般的な洗濯機の重心は、質量の大きいモータ８や減速機構７などを外槽３の底面に配するために、低い位置になっている。このため、コニカルモードの振動を低減するためには、重心から離れた外槽３の上側に重りを配することが効果的である。ただし、最高脱水回転速度より高速領域においても、３次モードとして外槽３と内槽５が逆位相で大きく振動する逆相固有振動数が存在する。しかも、この逆相固有振動数は、外槽３や付加した重りの重量、衣類の量や片寄りによる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、衣類を入れない状態で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、前述のように外槽３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。また、逆相固有振動数の振動の節から遠い外槽３の上側を重くすると、振動の節に近い外槽３の下側を重くする場合より、逆相固有振動数の低下が大きくなる。そのため、逆相固有振動数が低下しにくく、装着が容易な外槽３底面の取付板９などに重り等を装着している。

本発明の実施形態に係る防振装置２について、図１と図２を用いて説明する。図２は、防振装置２の下側部分の概略縦断面図である。防振装置２は、外槽３を外枠１に揺動自在に懸架支持するための球状面を有するスライダ１４、一端をスライダ１４に保持され他端に下部ばね座１７を介して外槽３を弾性支持するための防振ばね１８を支持する吊り棒１５、この吊り棒１５が貫通し外槽３と当接する上部ばね座１６、この上部ばね座１６と下部ばね座１７の外周に当接し防振ばね１８と同心に配するゴム等の可撓性を有する弾性体からなる筒体１９、この筒体１９を上部ばね座１６と下部ばね座１７に固定する上部押さえ部材２０と下部押さえ部材２１、防振ばね１８と上部ばね座１６の間に吊り棒１５が貫通したケース２３、このケース２３の内周側に配し吊り棒１５と当接する摺動部材２４、この摺動部材２４と吊り棒１５との間に介在された潤滑剤（図示せず）で構成されている。ここで、上部ばね座１６と下部ばね座１７と筒体１９で囲まれた部分が空気室２２になり、この空気室２２に空気が出入りするために下部ばね座１７に小孔１７ａを備える。

外槽３が振動し、外槽３の上部ばね座１６と当接する部分が上下方向に振動すると、上部ばね座１６も吊り棒１５の軸方向（上下方向）に振動する。このとき、外枠１から揺動自在に懸架支持される吊り棒１５と下部ばね座１７は上下動しない。このように、上部ばね座１６が軸方向に振動しても下部ばね座１７は動かないため、その間にある防振ばね１８と筒体１９は伸縮し、空気室２２の体積が増減する。空気室２２の体積が増減するときに、下部ばね座１７に設けた小孔１７ａより空気が出入りし、そのときの粘性抵抗が減衰力として働き振動を抑制する。前述した粘性抵抗は、小孔１７ａの径を小さく、長さを長くすることにより増加することができる。しかし、粘性抵抗が大きくなりすぎると、小孔１７ａを空気が流れなくなり、空気ばねになり減衰力が発生しなくなってしまう。そのため、小孔１７ａの形状を適切に設計する必要がある。また、外槽３が振動し、外槽３の上部ばね座１６と当接する部分が上下方向に振動すると、上部ばね座１６やケース２３も吊り棒１５の軸方向（上下方向）に振動する。これにより、外枠１から揺動自在に支持され上下動しない吊り棒１５とケース２３は相対的に往復動することになる。そして、ケース２３の内周側に配した摺動部材２４も吊り棒１５と相対的に往復動することになる。これにより、摺動部材２４の内接面が吊り棒１５の外周面と摺動し、クーロン摩擦力が発生し、これが減衰力として働き振動を抑制する。前述した摩擦力は、吊り棒１５と摺動部材２４の押し付け力や摩擦係数を大きくすることにより増加することができる。しかし、摩擦力を大きくすると、摩耗も増加してしまう。そのため、吊り棒１５と摺動部材２４の押しつけ力や摩擦係数を適切に設計する必要がある。

近年、洗濯容量の大容量化にともない、衣類の片寄りによるアンバランス量も大きくなるため、前述した同相固有振動数である一次モードや二次モードとの共振時の振動も増加するので、防振装置２にはより大きな減衰力が必要となる。しかし、ひとつの減衰付加方法では、前述したような流路抵抗増加や摩耗等の課題があるため実現が難しい。そこで、空気が流れる速度が速い時でも小孔１７ａから確実に空気が出入りできる構成にした空気による減衰力と、吊り棒１５と摺動部材２４の押し付け力を小さくし摩耗を低減した摺動による減衰力を併用することにより、発生する減衰力が大きく、かつ摩耗が少ない防振装置２を実現でき、永年使用しても摩耗により減衰力が低下することもなく、長期にわたり安定した性能を維持できる。

また、空気室２２から空気を出し入れする小孔１７ａを下部ばね座１７に設けることにより、結露等で空気室２２内に水が溜まってしまった場合も、この小孔１７ａから排出でき吊り棒１５や防振ばね１８等の錆の発生防止にもなる。そして、筒体１９を蛇腹形状にすることにより、径方向への変形が少なく軸方向に変形できるので、少ないスペースで伸縮できる。ここで、図４のように筒体２５の蛇腹形状の内周側の山の頂点部分に突起２５ａを設けることにより、内周側の山が外周側の山より剛性が増すため、筒体２５が伸び空気室２２の圧力が減少する場合に内周側に変形しにくくなるため、防振ばね１８との隙間を狭くできる。そして、図５のように筒体２６の蛇腹形状の外周側の山の頂点部分に突起２６ａを設けることにより、外周側の山が内周側の山より剛性が増すため、筒体２６が縮み空気室２２の圧力が増加する場合に外周側に変形しにくくなるため、外槽３との隙間を狭くできる。また、図６のように筒体２７の内周側と外周側の山の頂点部分にそれぞれ突起２７ａ、２７ｂを設けることにより、筒体２７の伸縮により空気室２２の体積が増減しても、内外周側とも変形しにくくなるので、効率よく空気室２２の体積を変化できる。このように、状況に応じて蛇腹形状の内外周側の少なくとも一方の頂点部分に突起を設けても、頂点部分の肉厚を増してもよい。そして、蛇腹の山の数は伸縮可能であればいくつでもよく、筒体１９の外径や内径が軸方向で変化してもよい。

また、図２の筒体１９は少ないスペースで伸縮可能なように蛇腹形状になっているが、その製造工程では金型等から無理やり引き剥がすため、筒体１９が破れることを防止する必要から、肉厚を薄くすることや凹凸を深くすることは困難である。そこで、筒体２８の外径側にスペースがある場合には、図７のように筒体２８を太鼓形状にすることにより、金型から剥がす時の力を軽減できる。そして、肉厚を薄くすることにより使用する材料も少なくできるので低コスト化も可能になる。

また、洗濯機の防振装置２の防振ばね１８は、自由長より縮む方向にしか変形しないため、筒体１９を縮んだ状態で製作し、上部ばね座１６と下部ばね座１７に装着するときに伸ばして装着することにより、筒体１９が縮む方向に変形するときに座屈しにくくできる。なお、筒体１９の形状は、蛇腹形状や太鼓形状でなくても、上下に伸縮できる形状であればよい。そして、小孔１７ａの形状は、所望の減衰力を発生できればよく、どのような形状や方向、個数でもよい。

１…外枠、２…防振装置、３…外槽、４…回転翼、５…内槽、５ａ…通水孔、６…フランジ、７…減速機構、８…モータ、９…取付板、１０…プーリ・ベルト系、１１…流体バランサ、１２…洗濯軸、１３…脱水軸、１４…スライダ、１５…吊り棒、１６…上部ばね座、１７…下部ばね座、１７ａ…小孔、１８…防振ばね、１９…筒体、２０…上部押さえ部材、２１…下部押さえ部材、２２…空気室、２３…ケース、２４…摺動部材、２５…筒体、２５ａ…突起部、２６…筒体、２６ａ…突起部、２７…筒体、２７ａ…内周側突起部、２７ｂ…外周側突起部、２８筒体。

Claims (3)

1. 底部に回転翼を有する内槽と、該内槽を内包する外槽と、該外槽を収納する外枠と、防振装置によって前記外槽を前記外枠に懸架支持する洗濯機において、
   前記防振装置は一端を前記外枠に支持され、他端にばね座を介して防振ばねを支持する吊り棒と、該吊り棒と摺動する摺動部材と、前記吊り棒と前記摺動部材との間に介在された潤滑剤と、前記防振ばねとともに伸縮する空気室と、該空気室に空気が出入りする小孔を備え、該空気室の側壁が弾性体であることを特徴とする洗濯機。
2. 請求項１において、
   前記防振装置の小孔を下部のばね座に設けたことを特徴とした洗濯機。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記空気室の側壁が蛇腹形状または太鼓形状の円筒であることを特徴とする洗濯機。

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