JP2021040942A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、流体バランサの容積を大きくせずに、流体バランサによる矯正力を向上できる洗濯機を提供する。【解決手段】本開示におけるドラム式洗濯機は、洗濯機本体２と、洗濯機本体２の内部に揺動自在に弾性支持された水槽ユニット３と、水槽ユニット３に回転自在に内包された回転ドラム１と、回転ドラム１を回転駆動するモータ６と、回転ドラム１の外部周縁に配設され、内部に液体が封入された略環状構造を有する流体バランサ８と、を備える。流体バランサ８は、回転ドラム１の正面側から背面側にかけての高さが、回転ドラム１の回転中心軸側より外側において大きくなるように形成されている。これにより、従来の流体バランサと比較して、流体バランサ８自体の容積を大きくせずに、外側の層における液相の高さｈｎを大きくできるため、偏荷重に対する矯正力Ｆを向上できる。【選択図】図１

Description

本開示は、洗濯機に関する。

特許文献１は、水槽ユニットの振動を抑制する流体バランサを備えたドラム式洗濯機を開示する。

特許文献１におけるドラム式洗濯機は、洗濯機本体と、洗濯機本体の内部に揺動自在に弾性支持された水槽ユニットと、水槽ユニットに回転自在に内包された回転ドラムと、回転ドラムを回転駆動するモータと、回転ドラムの端部周縁に配設され、内部に液体が封入された略環状構造を有する流体バランサと、を備える。

また、従来の洗濯機として、前後方向の断面が長方形となるように形成された流体バランサを備えた洗濯機が知られている。

特開平４−２４０４８８号公報

本開示は、流体バランサの容積を大きくせずに、流体バランサによる矯正力を向上できる洗濯機を提供する。

本開示における洗濯機は、洗濯機本体と、前記洗濯機本体の内部に揺動自在に弾性支持された水槽ユニットと、前記水槽ユニットに回転自在に内包された収容槽と、前記収容槽を回転駆動するモータと、前記収容槽の外部周縁に配設され、内部に液体が封入された略環状構造を有する流体バランサと、を備える。前記流体バランサは、前記収容槽の正面側から背面側にかけての高さが、前記収容槽の回転中心軸側より外側において大きくなるように形成されている。

本開示における洗濯機は、流体バランサの容積を大きくせずに、流体バランサによる矯正力を向上できる。

実施の形態１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の正面図 図２におけるＡ−Ａ断面図 実施の形態１におけるドラム式洗濯機の脱水動作における流体バランサの動作説明図 （ａ）従来の流体バランサの安定状態における矯正力を説明する図、（ｂ）実施の形態１におけるドラム式洗濯機の流体バランサの安定状態における矯正力を説明する図 実施の形態２におけるドラム式洗濯機の流体バランサのＡ−Ａ断面図

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。なお、添付図面および以下の説明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）
以下、図１〜図５を用いて、実施の形態１を説明する。

（基本構成）
図１は、実施の形態１におけるドラム式洗濯機の縦断面図である。

図１に示すように、洗濯機本体２の内部には、回転ドラム１、水槽４、モータ６等で構成される水槽ユニット３が配設されている。水槽ユニット３は、洗濯機本体２との間に設けられた防振バネ９及び防振ダンパー５により、揺動自在に支持されている。

水槽４は、軸心が正面側から背面側にかけて下方傾斜するように配置されている。水槽４の内部には、有底円筒形状に形成された回転ドラム１が回転自在に内包されている。

回転ドラム１の底部には、背面に突出するように回転軸１１が設けられている。回転軸１１は、水槽４の背面に設けられた軸受１６により軸支されるとともにドラム側プーリ１２と連結されている。モータ６は、水槽４の下部に配設されており、モータ側プーリ１３が取り付けられている。モータ側プーリ１３とドラム側プーリ１２との間は、ベルト１４により架橋されており、モータ６の回転駆動力を回転ドラム１に伝達する。すなわち、モータ６は、モータ側プーリ１３、ドラム側プーリ１２、及びベルト１４を介し、回転軸１１を回転中心軸として回転ドラム１を回転させる。

流体バランサ８は、略円環上に形成されており、回転ドラム１の前部に配設されている。流体バランサ８は、内部に液体が封入されており、水槽ユニット３の振動を低減する。流体バランサの構成については、後述する。

洗濯機本体２の正面側には、回転ドラム１の開口１ａと対向するように衣類投入口２ａが形成されている。扉体７は、衣類投入口２ａを開閉自在に覆うように、洗濯機本体２に軸支されている。使用者は、扉体７を開放し、開口１ａおよび衣類投入口２ａより、回転ドラム１の内部に洗濯衣類を投入する。

扉体７の上方には、操作表示部１５が配設されている。操作表示部１５は、使用者が所望する運転コース及び設定条件を入力可能に構成されている。

洗濯機本体２の内方下部には、マイクロコンピュータ等で構成された制御部（図示せず）が配設されている。制御部は、操作表示部１５により入力された運転コース及び設定条件の指示に基づき、モータ６等を制御することにより洗い、すすぎ、脱水等の一連の行程を制御する。

（流体バランサの構成）
図２は、実施の形態１におけるドラム式洗濯機の流体バランサの正面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。

前述の通り、流体バランサ８は、回転ドラム１の前部である前方板１ｂの周縁部に設けられている。流体バランサ８は、正面側と外側の面が略直角に形成されており、流体バランサ背面８ａは、正面側から後方にかけて所定の勾配（例えば、４５度）で傾斜して形成されている。これにより、回転ドラム１の衣類投入口２ａから認識しにくい場所、すなわ
ち死角（手前下部）が無くなるとともに、洗濯物の出し入れの際に洗濯物が引っかかりにくい形状となっている。

図２及び図３に示すように、流体バランサ８の内部は、四つのリブ１８により五層に仕切られており、それぞれの層に所定量の流体が封入されている。リブ１８は、回転中心軸側から外側になるに従って、正面側から背面側にかけての長さが長くなるように、リブ１８ａ、リブ１８ｂ、リブ１８ｃ、及びリブ１８ｄの順でそれぞれ設けられている。

流体バランサ８の背面側である流体バランサ背面８ａは、リブ１８ａ、リブ１８ｂ、リブ１８ｃ、及びリブ１８ｄの長さに合わせて、階段状に形成されている。従って、流体バランサ８は、Ａ−Ａ断面において、略直角三角形状となっている。

流体バランサ８の各層は、法線方向に設けられた複数の仕切り板１９により複数の小部屋に仕切られている。それぞれの仕切り板１９は、連通孔１０が形成されており、流動抵抗をもたせつつ流体を通過させることができる。

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。

（脱水動作における流体バランサの動作）
図４は、実施の形態１におけるドラム式洗濯機の脱水動作における流体バランサの動作説明図である。

洗濯運転において、洗い動作又は濯ぎ動作が終了すると、脱水動作に移行する。図４に示すように、回転ドラム１が静止した状態では、流体バランサ８の内部の流体は、流体バランサ８の下部に貯留された状態となっている。脱水動作においては、回転ドラム１は、徐々に回転数を上昇させながら矢印Ａ向きに回転駆動される。

回転ドラム１の回転数が約６０ｒ／ｍｉｎになると、遠心力により洗濯物が回転ドラム１の内壁に張り付き、偏心荷重が発生する。偏心荷重が発生すると、回転数が水槽ユニット３の１次共振点（約１００ｒ／ｍｉｎ）を超えるまでの間、流体は偏心荷重と同位相に移動しようとする。従って、本実施の形態における流体バランサ８は、仕切り板１９により流体を流体バランサ８全体に分散させ、水槽ユニット３の振動が増幅することを抑制している。

回転数が２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近になると、液体は、偏心荷重と逆位相側（回転ドラム１の回転に対して位相が遅れる方向：矢印Ｂ向き）に移動し始める。流体が逆位相側に移動するに従って、流体バランサ８は、徐々に偏心荷重に対する矯正力を発揮する。回転数が定常回転数（約８００ｒ／ｍｉｎ）に近づくと、流体は、偏心荷重と逆位相の位置で安定し、安定状態となる。安定状態においては、流体バランサ８による矯正力Ｆが偏心荷重による揺れを抑制し、水槽ユニット３の振動が低減される。

（矯正力の比較）
図５（ａ）は、従来の流体バランサの安定状態における矯正力を説明する図、図５（ｂ）は、実施の形態１におけるドラム式洗濯機の流体バランサの安定状態における矯正力を説明する図である。

数式１は、安定状態における矯正力を示す理論式である。

数式１に示すように、安定状態の流体バランサ８は、数式１に示す理論式に基づいた矯正力を発揮する。ここで、Ｆは矯正力（Ｎ）、ｃは液体の比重、ｅは回転振動の片振幅（ｍｍ）、ｈ_ｎはｎ層の液相の高さ（ｍｍ）（ｎ：１〜ｎの自然数）、Ｄ_ｎはｎ層における環の直径（ｍｍ）（ｎ：１〜ｎの自然数）、ωは角速度（ｒａｄ／ｓ）である。なお、本実施の形態におけるｈ_ｎは、流体の重心位置における液相の高さとしている。本実施の形態におけるＤ_ｎは、回転中心軸からｎ層における流体の重心位置までの距離を、ｎ層における環の直径としている。

図５においては、例えば、環状の最外径を５００ｍｍ、最内径を３６６ｍｍ、液体の比重を１、振動の片振幅を５ｍｍ、回転ドラム１の回転数を８００ｒ／ｍｉｎ、層数を５層、とした場合における矯正力Ｆを比較している。

図５（ａ）に示す従来の流体バランサは、Ａ−Ａ断面において長方形に形成されており、ｈ_１からｈ_５までの各液相の高さは、同一の３４．５ｍｍとなっている。この場合、理論式に基づいて計算すると、合力としての矯正力Ｆは８９８Ｎとなる。

一方、図５（ｂ）に示す流体バランサ８は、Ａ−Ａ断面において略直角三角形となるように形成されており、それぞれの層の内部空間は、ｎ層において高さをｈ_ｎとする長方形に形成されている。

流体バランサ８における外周から内周までの距離は、回転ドラム１の外径の大きさと、回転ドラム１の衣類の投入口（開口１ａ）の径により決定される。また、流体バランサの容積を大きくすると、回転ドラムの容積が減少する。これらを考慮して、本実施の形態における流体バランサ８は、ｎ層における環の直径、及び容積において従来の流体バランサと同一となるように設定されている。これにより、流体バランサ８の最も外側の層における液層の高さｈ_５は、従来の流体バランサの最も外側の層における液層の高さｈ_５の約２倍となっている。

流体バランサ８は、回転中心軸側の層から外側の層になるに従って高さｈが大きく設定されており、ｈ_１が６．９ｍｍ、ｈ_２が２０．７ｍｍ、ｈ_３が３４．５ｍｍ、ｈ_４が８．３ｍｍ、ｈ_５が６２．１ｍｍとなるように形成されている。この場合、理論式に基づいて計算すると、合力としての矯正力Ｆは９８６Ｎとなり、従来の流体バランサによる矯正力８９８Ｎよりも約１０％増加する。

このように、流体バランサの内径、外径、及び容積を同一とした場合、Ａ−Ａ断面が略直角三角形となるように形成された流体バランサ８は、Ａ−Ａ断面が長方形となるように形成された流体バランサよりも大きな矯正力Ｆが得られる。

また、回転軸方向への曲げに対する断面係数は、最大高さの累乗に比例して大きくなる。流体バランサ８は、従来の流体バランサと比べて回転中心軸方向が長くなるように形成されているため、偏心荷重状態での回転遠心力による回転ドラム１の変形を低減できる。

（作用等）
以上のように、本実施の形態におけるドラム式洗濯機は、洗濯機本体２と、洗濯機本体２の内部に揺動自在に弾性支持された水槽ユニット３と、水槽ユニット３に回転自在に内包された回転ドラム１と、回転ドラム１を回転駆動するモータ６と、回転ドラム１の外部周縁に配設され、内部に液体が封入された略環状構造を有する流体バランサ８と、を備える。流体バランサ８は、回転ドラム１の正面側から背面側にかけての高さが、回転ドラム１の回転中心軸側より外側において大きくなるように形成されている。

これにより、流体バランサ８自体の容積を大きくせずに、従来のＡ−Ａ断面が長方形となるように形成された流体バランサよりも、外側の層における高さｈ_ｎを大きくできる。そのため、流体バランサ８は、回転ドラム１の容積を減少させずに、偏荷重に対する矯正力Ｆを向上できる。

本実施の形態のように、流体バランサ８は、径方向に多層構造となるように内部を区切る、リブ１８ａ、リブ１８ｂ、リブ１８ｃ、及びリブ１８ｄが設けられていてもよい。また、流体バランサ８のように、回転ドラム１の回転中心軸側の層から外側の層になるに従って、収容槽の正面側から背面側にかけての高さが大きくなるように形成されていてもよい。

これにより、回転中心軸から重心までの長さＤ_ｎが大きい外側の層において液相の高さｈ_ｎを大きくできるため、大きな矯正力の総和が得られる。そのため、流体バランサ８は、回転ドラム１の容積を減少させずに、偏荷重に対する矯正力Ｆを向上できる。

（実施の形態２）
実施の形態２におけるドラム式洗濯機は、少なくとも流体バランサ３３を備える点で、実施の形態１と異なる。以下、図６を用いて実施の形態２について説明する。

（流体バランサの構成）
図６は、実施の形態２におけるドラム式洗濯機の流体バランサの断面図である。

流体バランサ３３の内部は、四つのリブ２８により五層に仕切られており、それぞれの層に所定量の流体が封入されている。

リブ２８は、回転中心軸側から外側になるに従って、正面側から背面側にかけての長さが長くなるように、リブ２８ａ、リブ２８ｂ、リブ２８ｃ、及びリブ２８ｄの順でそれぞれ設けられている。

流体バランサ３３の背面側である流体バランサ背面３３ａは、リブ２８ａ、リブ２８ｂ、リブ２８ｃ、及びリブ２８ｄの長さに合わせて、平面に傾斜して形成されている。従って、流体バランサ３３は、Ａ−Ａ断面において直角三角形状となっている。

内側から四つ目までの各層の内部空間は、外側を仕切るリブが回転中心軸側を仕切るリブよりも長く、Ａ−Ａ断面において台形形状となるように形成されている。

（矯正力の比較）
安定状態において、流体バランサ３３の内部空間は、偏心荷重と逆位相側が流体で満たされた状態となっている。流体で満たされた状態において、台形形状である流体バランサ３３の内部空間は、長方形である流体バランサ８の内部空間と比べて重心が外側に位置する。なお、流体が逆位相側に移動する途中においても、流体バランサ３３の内部空間の重心は、相対的に外側に位置している。

このように、Ａ−Ａ断面における各層の形状を長方形から台形状に変更することにより、回転中心軸からｎ層における流体の重心位置までの距離Ｄ_ｎを大きくできるので、流体バランサの環の直径を大きくした場合と同様の効果が得られる。また、流体の重心位置における液相の高さｈ_ｎも大きくなるので、流体バランサの正面側から背面側における長さを延伸させた場合と同様の効果が得られる。

従って、流体バランサ３３は、流体バランサ８と比べて、回転中心軸からｎ層における流体の重心位置までの距離Ｄ_ｎ、及び、ｎ層の液相の高さｈ_ｎが大きくなり、合力としての矯正力Ｆが増大する。

（作用等）
以上のように、本実施の形態における流体バランサ３３は、径方向に多層構造となるように内部を区切るリブ２８が設けられており、回転ドラム１の回転中心軸側から外側になるに従って、回転ドラム１の正面側から背面側にかけての高さが連続的に大きくなるように形成されている。

これにより、層内が流体で満たされた状態において、それぞれの層が長方形である場合と比較して層内の重心が外側に位置する。そのため、従来の流体バランサと比較して、回転中心軸からｎ層における流体の重心位置までの距離Ｄ_ｎを大きくできるため、偏荷重に対する矯正力Ｆを大きくできる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１及び２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されない。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１及び２では、洗濯機の一例としてドラム式洗濯機を説明した。洗濯機は、流体バランサを備えていればよい。従って、洗濯機は、ドラム式洗濯機に限定されず、縦型洗濯機であってもよいし、二槽式洗濯機であってもよい。

実施の形態１及び２では、流体バランサの一例として、回転ドラム１の前部周縁部に形成された窪みに配設された流体バランサ８及び流体バランサ３３を説明した。流体バランサは、収容槽の外部周縁に配設されていればよいので、流体バランサ８及び流体バランサ３３に限定されない。流体バランサは、例えば収容槽の後部周縁、または前後部の両端に配設されていてもよい。

実施の形態１及び２では、流体バランサの一例として、内部を五層に区切られた流体バランサ８及び流体バランサ３３を説明した。流体バランサは、内部に液体が封入された略環状構造であればよいので、五層構造に限定されない。

本開示は、脱水の際に洗濯物の偏りが生じ得る洗濯機に適用可能である。具体的には、縦型洗濯機、ドラム式洗濯機、二槽式洗濯機などに、本開示は適用可能である。

１ 回転ドラム
１ａ 開口
１ｂ 前方板
２ 洗濯機本体
２ａ 衣類投入口
３ 水槽ユニット
４ 水槽
５ 防振ダンパー
６ モータ
７ 扉体
８ 流体バランサ
８ａ 流体バランサ背面
９ 防振バネ
１０ 連通孔
１１ 回転軸
１２ ドラム側プーリ
１３ モータ側プーリ
１４ ベルト
１５ 操作表示部
１６ 軸受
１８ リブ
１８ａ リブ
１８ｂ リブ
１８ｃ リブ
１８ｄ リブ
１９ 仕切り板
２８ リブ
２８ａ リブ
２８ｂ リブ
２８ｃ リブ
２８ｄ リブ
３３ 流体バランサ
３３ａ 流体バランサ背面

Claims (3)

1. 洗濯機本体と、
   前記洗濯機本体の内部に揺動自在に弾性支持された水槽ユニットと、
   前記水槽ユニットに回転自在に内包された収容槽と、
   前記収容槽を回転駆動するモータと、
   前記収容槽の外部周縁に配設され、内部に液体が封入された略環状構造を有する流体バランサと、を備え、
   前記流体バランサは、前記収容槽の正面側から背面側にかけての高さが、前記収容槽の回転中心軸側より外側において大きくなるように形成されている、
   洗濯機。
2. 前記流体バランサは、径方向に多層構造となるように内部を区切るリブが設けられており、
   前記収容槽の回転中心軸側の層から外側の層になるに従って、前記収容槽の正面側から背面側にかけての高さが大きくなるように形成されている、
   請求項１に記載の洗濯機。
3. 前記流体バランサは、径方向に多層構造となるように内部を区切るリブが設けられており、
   前記収容槽の回転中心軸側から外側になるに従って、前記収容槽の正面側から背面側にかけての高さが連続的に大きくなるように形成されている、
   請求項１に記載の洗濯機。

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