JP2018198629A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】振動及び騒音の発生を低減できる洗濯機を提供する。【解決手段】水槽内に軸線Ｌ周りに回転可能に配置される洗濯槽１７と、洗濯槽１７内の底部に洗濯槽１７と同軸に配置される撹拌羽根１８と、駆動機構１９とを備え、駆動機構１９は水槽の下面に取り付けられるとともに、洗濯槽１７及び撹拌羽根１８の軸線周りに設けられるクラッチユニット２１と、水槽の下面に取り付けられてクラッチユニット２１に対して水平方向に離れて配置されるとともに、クラッチユニット２１に連結されるモータユニット２２とを備え、クラッチユニット２１によって、撹拌羽根１８及び洗濯槽１７の一体回転と、撹拌羽根１８のみの回転とが切り替えられるとともに、クラッチユニット２１の重量が、モータユニット２２の重量より大きいことで、水槽の重心位置が洗濯槽１７及び撹拌羽根１８の軸線から大きくずれることを抑制して、振動及び騒音の発生を低減できる。【選択図】図２

Description

本発明は洗濯機に関する。

従来、洗濯工程では洗濯兼脱水槽を静止状態にして撹拌翼を回転させ、脱水工程では洗濯兼脱水槽と撹拌翼とを一緒に回転させる洗濯機が知られている。前述の洗濯機は、例えば特許文献１に開示される。

特許文献１の洗濯機は、水受け外槽の底壁の外側に固定される駆動機構部を備える。駆動機構部は、減速ギヤと摩擦クラッチと摩擦ブレーキを内蔵するユニットである。駆動機構部は、水受け外槽の底壁を貫通して、水受け外槽内の底部に突出する同心２重軸を備える。同心２重軸は、外側に脱水軸、内側に洗濯軸を備える。脱水軸の上端に洗濯兼脱水槽が取り付けられる。洗濯軸の上端に撹拌翼が取り付けられる。駆動機構部は、プーリー及びベルトを介して駆動モータに連結され、駆動モータから回転駆動力を入力される。駆動モータは、水受け外槽の底壁外側に固定される。駆動モータとしては、極数変換型の単相誘導電動機（誘導モータ）が使用される。

特許公開2000-014974号公報

特許文献１に開示される洗濯機では、摩擦クラッチ等を内蔵するユニットが水受け外槽の中央部に配置され、駆動モータが前記中央部から端部側にずれた位置に配置される。洗濯兼脱水槽及び撹拌翼の回転軸は、前記中央部に位置する。駆動モータとして使用される誘導モータは、巻線の使用量が多いため重たい。このために、特許文献１の構成では、水受け外槽の重心位置が、駆動モータが配置される側に偏ってしまい、回転軸から大きくずれ易い。重心位置の回転軸からのずれ量が大きくなると、例えば洗濯兼脱水槽等が回転する場合に、回転が波打って振動及び騒音が生じ易くなる。

以上の点に鑑みて、本発明は、振動及び騒音の発生を低減できる洗濯機を提供することを目的とする。

本発明の例示的な洗濯機は、筐体と、上面を開口して前記筐体内に支持される水槽と、前記水槽内に軸線周りに回転可能に配置される洗濯槽と、前記洗濯槽内の底部に前記洗濯槽と同軸に配置される撹拌羽根と、前記水槽の下面に取り付けられるとともに、前記洗濯槽及び前記撹拌羽根の前記軸線周りに設けられるクラッチユニットと、前記水槽の下面に取り付けられて前記クラッチユニットに対して水平方向に離れて配置されるとともに、前記クラッチユニットに連結されるモータユニットと、を備える。前記クラッチユニットによって、前記撹拌羽根及び前記洗濯槽の一体回転と、前記撹拌羽根のみの回転とが切り替えられる。前記クラッチユニットの重量は、前記モータユニットの重量より大きい。

例示的な本発明による洗濯機によれば、水槽の重心位置が洗濯槽及び撹拌羽根の軸線から大きくずれることを抑制して、振動及び騒音の発生を低減できる。

図１は、本発明の実施形態に係る洗濯機の概略断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る洗濯機が備える駆動機構の構成を説明するための概略正面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る洗濯機が備える駆動モータの構成を示す概略平面図である。 図４は、ブラシレスＤＣモータ（ＤＣモータ）及び誘導モータ（ＡＣモータ）における、トルクとモータ効率の関係の一例を示すグラフである。 図５は、本発明の実施形態に係る洗濯機が備える第１のプーリーと第２のプーリーとの関係を示す第１の概略平面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る洗濯機が備える第１のプーリーと第２のプーリーとの関係を示す第２の概略平面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る洗濯機の第１の変形例を説明するための概略平面図である。 図８は、本発明の実施形態に係る洗濯機の第２の変形例を説明するための概略平面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態に係る洗濯機について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明にあたっては、図１に示す洗濯機１の配置を基準として上下方向を定義する。また、図１に示す洗濯機１の左側を前方、右側を後方として前後方向を定義する。また、図１の紙面に対して手前側を洗濯機１の右方とし、紙面に対して奥側を洗濯機１の左方として左右方向を定義する。また、上下方向に対して垂直な面を水平面として水平方向を定義する。ただし、この方向の定義より、本発明に係る洗濯機の向きを限定する意図はない。また、本願では、プーリーの直径とは、プーリーのピッチ円における直径（ピッチ円直径）のことをいう。
＜１．洗濯機の概略構成＞

図１は、本発明の実施形態に係る洗濯機１の概略断面図である。図１を参照して、洗濯機１は筐体１０を備えている。洗濯機１は、電気洗濯機であり、筐体１０内の適所に、マイクロコンピュータを含む制御回路（不図示）を備えている。筐体１０の上面には、開口１０ａが形成されている。この開口１０ａを介して、衣類等の洗濯物の出し入れが行われる。洗濯機１は、開口１０ａを開閉する蓋体１１も備えている。

洗濯機１は、上面を開口して筐体１０内に支持される水槽１２を備えている。水槽１２は、詳細には、筐体１０内に複数設けられる吊り棒１３及びサスペンション機構１４によって弾性支持されている。水槽１２には、筐体１０の上部後方に設けられる給水口１５から供給される水が溜められる。水槽１２の底壁１２ａには、排水口（不図示）が設けられている。排水口には、開閉弁１６ａを備える排水ホース１６が繋がれている。開閉弁１６ａを開くことによって、水槽１２に溜められた水を外部に排水できる。

洗濯機１は、水槽１２内に軸線Ｌ周りに回転可能に配置される洗濯槽１７を備えている。軸線Ｌは、上下方向に平行であるとともに水槽１０の中央部を通る。洗濯槽１７は、詳細には、有底筒状に設けられている。洗濯槽１７は、衣類等の洗濯物が入れられる槽であり、脱水槽も兼ねる。洗濯槽１７の側壁には、複数の孔１７ａが形成されている。複数の孔１７ａを介して、水槽１２に溜められる水が洗濯槽１７内に入る。また、脱水時には、洗濯槽１７から水槽１２へと水が排出される。水槽１２に排出された水は、排水ホース１６を介して外部に排出される。

洗濯機１は、洗濯槽１７内の底部に洗濯槽１７と同軸に配置される撹拌羽根１８を備えている。撹拌羽根１８は、洗濯及びすすぎの際に洗濯槽１７に水流を発生させる。その他、洗濯機１は、水槽１２の底壁１２ａの外側に設けられて、洗濯槽１７及び撹拌羽根１８を駆動させる駆動機構１９を備えている。

図２は、本発明の実施形態に係る洗濯機１が備える駆動機構１９の構成を説明するための概略平面図である。なお、図２においては、理解を容易にするために、駆動機構１９に連結される洗濯槽１７も示されている。図２を参照して、洗濯機１は取付部材２０を備えている。取付部材２０は、例えば金属によって形成される。取付部材２０は、図２においては図示が省略される水槽１２の底壁１２ａの外面に固定される。取付部材２０の水槽１２への固定には、例えばネジが使用される。

図１及び図２を参照して、洗濯機１は、水槽１２の下面に取り付けられるとともに、洗濯槽１７及び撹拌羽根１８の軸線Ｌ周りに設けられるクラッチユニット２１を備えている。本実施形態では、クラッチユニット２１は、取付部材２０を介して水槽１２の下面に間接的に取り付けられている。しかし、これは例示にすぎず、クラッチユニット２１は水槽１２の下面に直接取り付けられてもよい。

また、図１及び図２を参照して、洗濯機１は、水槽１２の下面に取り付けられてクラッチユニット２１に対して水平方向に離れて配置されるとともに、クラッチユニット２１に連結されるモータユニット２２を備えている。本実施形態では、モータユニット２２は、クラッチユニット２１と同様に、水槽１２の下面に間接的に取り付けられている。ただし、これは例示にすぎず、モータユニット２２は、水槽１２の下面に直接取り付けられてもよい。また、モータユニット２２は、クラッチユニット２１に対して水平方向に離れていればよく、離れる向き及び離れる量は適宜決定されてよい。モータユニット２２は、例えば、洗濯機１の左右いずれかの斜め後方に配置される。

モータユニット２２は、駆動モータ２４を備えている。駆動モータ２４は、ブラシレスＤＣモータである。洗濯機１は、ブラシレスＤＣモータの駆動制御を行うインバータ回路（不図示）を備える。図３は、本発明の実施形態に係る洗濯機１が備える駆動モータ２４の構成を示す概略平面図である。駆動モータ２４は、樹脂製のケーシング２４１を備えている。ケーシング２４１は、インサート成形によってステータ（不図示）と一体的に形成されている。ケーシング２４１は、モータユニット２２を水槽１２の下面に固定する留め具２５（図２参照）と係合する取付脚２４２を備えている。留め具２５は、例えばネジであってよい。

ケーシング２４１は、詳細には、出力軸２４ａを挟んで対向する位置に、一対の取付脚２４２を備えている。取付脚２４２は、ケーシング２４１の外面から径方向に突出している。取付脚２４２は、ケーシング２４１と一体成形されている。駆動モータ２４は、一部が取付部材２０に設けられた凹部（不図示）に入れられた状態で取付部材２０に固定される。このために、取付脚２４２は、ケーシング２４１の上下方向の中間位置近傍に設けられている。各取付脚２４２には、留め具２５と係合する長孔２４３が形成されている。取付脚２４２に設ける孔は、長孔でなく丸孔等であってもよい。取付脚２４２に長孔２４３を設けることによって、モータユニット２２のクラッチユニット２１に対する位置調整が行い易い。

なお、取付脚２４２の数、形状、設置位置は、本実施形態の構成から適宜変更されてよい。また、取付脚２４２は、ケーシング２４１とは別部材で構成されてもよい。

モータユニット２２は、第１のプーリー２６を備えている。第１のプーリー２６は、詳細には、駆動モータ２４の出力軸２４ａの先端に取り付けられている。クラッチユニット２１は、第１のプーリー２６にベルト２７を介して連結される第２のプーリー２８を備えている。駆動モータ２４が駆動して第１のプーリー２６が回転すると、第２のプーリー２８は軸線Ｌを中心として回転する。第２のプーリー２８の直径は、第１のプーリー２６の直径より大きい。このために、駆動モータ２４の回転は、減速されてクラッチユニット２１に伝達される。

クラッチユニット２１は、撹拌羽根１８及び洗濯槽１７の一体回転と、撹拌羽根１８のみの回転とを切り替える。詳細には、駆動モータ２４の駆動力を伝達されたクラッチユニット２１は、洗濯工程においては、撹拌羽根１８のみを回転し、洗濯槽１７は回転させない。クラッチユニット２１は、洗濯槽１７の回転を抑制するブレーキ機構を備えるのが好ましい。なお、洗濯工程は、洗い及びすすぎを含む。また、駆動モータ２４の駆動力を伝達されたクラッチユニット２１は、脱水工程においては、撹拌羽根１８及び洗濯槽１７を一緒に回転する。

なお、本実施形態のクラッチユニット２１は、洗濯槽１７に連結される中空の第１の回転軸と、前記第１の回転軸内に同心状に配置されるとともに撹拌羽根１８に連結される第２の回転軸とを備えている。すなわち、クラッチユニット２１は同心二重軸構造である。
＜２．クラッチユニットとモータユニットの関係＞

次に、クラッチユニット２１とモータユニット２２の関係について、詳細に説明する。本実施形態の洗濯機１においては、クラッチユニット２１の重量が、モータユニット２２の重量より大きくなっている。このために、水槽１２の重心位置の軸線Ｌからのずれが抑制されている。具体例を示すと、モータユニット２２の重量２．５ｋｇに対して、クラッチユニット２１の重量は２．６ｋｇ以上にされる。換言すると、クラッチユニット２１の重量は、例えばモータユニット２２の重量の１．０４倍以上にされる。なお、取付部材２０に駆動モータ２４を取り付けるためにモータ取付台が使用される場合には、モータユニット２２は、このモータ取付台も含む。

本実施形態の洗濯機１では、駆動モータ２４としてブラシレスＤＣモータを使用している。洗濯機において同等の出力レベルを得られるという前提で比較すると、ブラシレスＤＣモータは、従来使用される誘導モータに比べて巻線やステータコアの使用量が少ないため、小型且つ軽量にできる。すなわち、ブラシレスＤＣモータを使用することによって、モータユニット２２の重量を軽量化できる。また、駆動モータ２４のケーシング２４１は金属製ではなく樹脂製とされている。この点からも、モータユニット２２の重量は軽量化されている。

駆動モータ２４は、ケーシング２４１を構成する樹脂でステータを一体化した構造であり、放熱性に優れる。このために、モータユニット２２に冷却ファンを取り付けることを省略でき、モータユニット２２の重量の軽量化を図れている。また、ケーシング２４１に樹脂製の取付脚２４２を一体的に設けている。このために、金属製のモータ取付台を省略することができ、モータユニット２２の重量の軽量化を図れている。また、ケーシング２４１が樹脂製であるため、洗濯機のような水を使用する環境において、モータの腐食を防止することができる。

クラッチユニット２１は、当該ユニットを構成する部品を覆い、取付部材２０に取り付けられる筒状のハウジング２１ａを備える。第２のプーリー２８は、ハウジング２１ａの下方から突出する回転軸２１ｂに取り付けられている。第２のプーリー２８の直径は、ハウジング２１ａの外径よりも大きい。第２のプーリー２８は直径が大きく大型に設けられているために、クラッチユニット２１の重量が重くなっている。

第２のプーリー２８の直径が大きく設けられる理由について、以下説明する。図４は、ブラシレスＤＣモータ（ＤＣモータ）及び誘導モータ（ＡＣモータ）における、トルクとモータ効率の関係の一例を示すグラフである。図４に示すグラフにおいて、横軸はトルク（ｋｇｆ・ｃｍ）、縦軸はモータ効率（％）である。モータ効率は、入力電力に対する機械出力の比を百分率で表したものである。入力電力と機械出力とは、それぞれ、以下の式で表される。
入力電力＝電圧×電流
機械出力＝回転速度×トルク

図４から、誘導モータをブラシレスＤＣモータに変更することによって、モータ効率を向上できることがわかる。ブラシレスＤＣモータは、ＡＣモータに比べて低トルクで使用する際にモータ効率が良くなる。このために、良好なモータ効率でブラシレスＤＣモータを使用し、洗濯槽１７及び撹拌羽根１８の回転時のトルクを十分得ることを条件とすると、第２のプーリー２８の直径はＡＣモータを使用する場合に比べて大きくする必要がある。この結果、クラッチユニット２１が備える第２のプーリー２８の直径は大きくなっており、クラッチユニット２１の重量は重くなっている。

図５は、本発明の実施形態に係る洗濯機１が備える第１のプーリー２６と第２のプーリー２８との関係を示す第１の概略平面図である。ブラシレスＤＣモータは、モータ効率が８０％以上となる条件で使用するのが好ましい。この条件を考慮すると、第２のプーリー２８の直径Ｒ２は、第１のプーリー２６の直径Ｒ１の２．２５倍以上４．５倍以下であるのが好ましい。本実施形態では、一例として、モータ効率が最大効率となる点で駆動モータ２４を使用している。具体例を示すと、駆動モータ２４のモータトルクは６ｋｇｆ・ｃｍであり、第２のプーリー２８の直径Ｒ２は、第１のプーリー２６の直径Ｒ１の３．４倍である。

図６は、本発明の実施形態に係る洗濯機１が備える第１のプーリー２６と第２のプーリー２８との関係を示す第２の概略平面図である。図６における破線図は、実線図に比べて第２のプーリー２８の直径が大きくなった状態を示している。第１のプーリー２６と第２のプーリー２８との中心間距離Ｘが変わらない場合、第２のプーリー２８が大きくなると、ベルト２７の第１のプーリー２６に対する接触角θが小さくなる。

接触角θが小さくなりすぎると、ベルト２７に滑りが発生し、例えば洗濯機１の耐久性が低下する。この問題の発生を避けるために、ベルト２７の第１のプーリー２６に対する接触角θは１４０°以上が好ましい。この接触角θが１４０°以上という条件を満たすことを考慮した場合、第２のプーリー２８の直径Ｒ２は、第１のプーリー２６の直径Ｒ１の２．８倍以下であるのが好ましい。

なお、ここで言う接触角θは、ベルト２７と第１のプーリー２８が接触する範囲を、第１のプーリー２８の中心位置を基準として示した角度値である。また、２つのプーリー２６、２８の中心間距離Ｘを大きくできる場合には、中心間距離Ｘを大きくすることによって接触角θを大きくしてもよい。

本実施形態の洗濯機１は、クラッチユニット２１の重量をモータユニット２２の重量より大きくして、水槽１２の重心位置の軸線Ｌからのずれが抑制している。このために、本実施形態の洗濯機１では、洗濯槽１７及び撹拌羽根１８の回転時に波打った回転等が発生し難い。このために、本実施形態の洗濯機１は、振動及び騒音を発生し難い。また、駆動モータ２４としてブラシレスＤＣモータを使用しているためにモータ効率が良く、洗濯機１の省電力化が期待できる。
＜３．第１の変形例＞

図７は、本発明の実施形態に係る洗濯機１の第１の変形例を説明するための概略平面図である。図７に示す第１の変形例では、第１のプーリー２６と第２のプーリー２８との間にアイドラプーリー２９が配置されている。ベルト２７は、第１のプーリー２６と第２のプーリー２８との間でアイドラプーリー２９に接触している。アイドラプーリー２９は、例えば取付部材２０又は駆動モータ２４のケーシング２４１等に固定される。

アイドラプーリー２９は、当該アイドラプーリー２９が設けられない場合のベルト位置（図７に破線で示す）よりも、内側に配置されている。そして、ベルト２７は、アイドラプーリー２９の内側に円弧状に接触している。この結果、アイドラプーリー２９は、ベルト２７の第１のプーリー２６に対する接触角θを大きくする役目を果たしている。第１の変形例の洗濯機１では、ベルト２７の第１のプーリー２６に対する接触角θを１４０°以上に保ちつつ、第２のプーリー２８の直径を大きくし易い。
＜４．第２の変形例＞

図８は、本発明の実施形態に係る洗濯機１の第２の変形例を説明するための概略平面図である。第２の変形例の洗濯機１が備える第２のプーリー２８´には、回転軸２１ｂが取り付けられる部分の周囲に貫通孔３０が設けられている。詳細には、第２のプーリー２８´には、複数の貫通孔３０が周方向に等間隔に設けられている。

第２のプーリー２８´の重量が重くなりすぎると、例えば洗濯槽１７等の回転開始時に大きな力が必要になる。本変形例では、クラッチユニット２１の重量がモータユニット２２の重量よりも大きいという条件は満たした上で、第２のプーリー２８´の重量を適当な範囲で軽くしている。これにより、洗濯槽１７及び撹拌羽根１８の回転開始時に必要な力を低減して、スムーズに洗濯機１を動かすことができる。

なお、第２のプーリー２８´に設ける貫通孔３０のサイズ、形状、数、及び、位置については、例えばバランス調整等を考慮して適宜変更してよい。
＜５．その他＞

以上に示した実施形態や変形例の構成は、本発明の例示にすぎない。実施形態や変形例の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、複数の変形例は、可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

例えば、以上に示した実施形態では、駆動モータ２４がブラシレスＤＣモータである構成とした。しかし、これは例示にすぎない。クラッチユニット２１の重量がモータユニット２２の重量よりも大きいという条件は満たすのであれば、駆動モータ２４として、ブラシレスＤＣモータ以外のモータが使用されてもよい。

また、以上に示した実施形態では、駆動モータ２４のケーシング２４１が樹脂製である構成とした。しかし、これは例示にすぎない。クラッチユニット２１の重量がモータユニット２２の重量よりも大きいという条件は満たすのであれば、ケーシング２４１は金属製であってもよい。同様に、取付脚４３２も金属製であってもよい。また、場合によっては、モータユニット２２が冷却ファンを備えても構わない。

また、場合によっては、重量バランスを調整するために、モータユニット２２が配置される位置と軸線Ｌを挟んで反対側に錘を配置してもよい。錘は、例えば、取付部材２０に取り付けることができる。

本発明は、洗濯機に好適に利用できる。

１・・・洗濯機
１０・・・筐体
１０ａ・・・開口
１１・・・蓋体
１２・・・水槽
１２ａ・・・水槽の底壁
１３・・・吊り棒
１４・・・サスペンション機構
１５・・・給水口
１６・・・排水ホース
１６ａ・・・開閉弁
１７・・・洗濯槽
１７ａ・・・孔
１８・・・撹拌羽根
１９・・・駆動機構
２０・・・取付部材
２１・・・クラッチユニット
２１ａ・・・ハウジング
２１ｂ・・・回転軸
２２・・・モータユニット
２４・・・駆動モータ
２４ａ・・・出力軸
２５・・・留め具
２６・・・第１のプーリー
２７・・・ベルト
２８、２８´・・・第２のプーリー
２９・・・アイドラプーリー
３０・・・貫通孔
２４１・・・ケーシング
２４２・・・取付脚
２４３・・・長孔
Ｌ・・・軸線
Ｒ１・・・第１のプーリーの直径
Ｒ２・・・第２のプーリーの直径
Ｘ・・・中心間距離
θ・・・接触角

Claims (7)

1. 筐体と、
   上面を開口して前記筐体内に支持される水槽と、
   前記水槽内に軸線周りに回転可能に配置される洗濯槽と、
   前記洗濯槽内の底部に前記洗濯槽と同軸に配置される撹拌羽根と、
   前記水槽の下面に取り付けられるとともに、前記洗濯槽及び前記撹拌羽根の前記軸線周りに設けられるクラッチユニットと、
   前記水槽の下面に取り付けられて前記クラッチユニットに対して水平方向に離れて配置されるとともに、前記クラッチユニットに連結されるモータユニットと、
   を備え、
   前記クラッチユニットによって、前記撹拌羽根及び前記洗濯槽の一体回転と、前記撹拌羽根のみの回転とが切り替えられ、
   前記クラッチユニットの重量が、前記モータユニットの重量より大きい、洗濯機。
2. 前記モータユニットが第１のプーリーを備え、
   前記クラッチユニットが前記第１のプーリーにベルトを介して連結される第２のプーリーを備える、請求項１に記載の洗濯機。
3. 前記第２のプーリーの直径は、前記第１のプーリーの直径の２．２５倍以上、４．５倍以下である、請求項２に記載の洗濯機。
4. 前記第２のプーリーには、回転軸が取り付けられる部分の周囲に貫通孔が設けられている、請求項２又は３に記載の洗濯機。
5. 前記モータユニットが備える駆動モータは、ブラシレスＤＣモータである、請求項１から４のいずれか１項に記載の洗濯機。
6. 前記モータユニットが備える駆動モータは、樹脂製のケーシングを備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の洗濯機。
7. 前記ケーシングは、前記モータユニットを前記水槽の下面に固定する留め具と係合する取付脚を備える、請求項６に記載の洗濯機。

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