JP2024013961A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】振動を適切に抑制できる洗濯機を提供する。【解決手段】洗濯機１は、外枠５と、前記外枠５内で支持され内部に液体を貯留可能な外槽６と、前記外槽６に内包された洗濯兼脱水槽３と、前記洗濯兼脱水槽３を回転駆動する駆動用モータ２２と、前記駆動用モータ２２の回転駆動するコントロールユニット７と、を備え、前記洗濯兼脱水槽３は、停止状態から回転速度を上昇し続けた際に、一次共振領域と、二次共振領域と、において振動振幅のピークが順次現れるものであり、前記コントロールユニット７は、脱水運転を行う際に、前記回転速度を、前記一次共振領域より高く前記二次共振領域よりも低い第１の回転速度に、３０秒よりも長い第１の期間だけ維持する。【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯機に関する。

本技術分野の背景技術として、下記特許文献１の明細書の段落００４３には、「脱水工程では、ドラム２１の回転速度をドラム２１の内周面に衣類を張り付ける低回転速度域と、外槽１１の共振区間及び筐体１の共振区間を通過させながら、目標回転速度まで段階的に上昇させる。」と記載されている。

特開２０２１－６９６８７号公報

上述の特許文献１に記載されているように、従来から洗濯機において、共振区間をなるべく早く通過させる等の手法により、洗濯機の振動を抑制することが望まれている。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、振動を適切に抑制できる洗濯機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の洗濯機は、外枠と、前記外枠内で支持され内部に液体を貯留可能な外槽と、前記外槽に内包された洗濯兼脱水槽と、前記洗濯兼脱水槽を回転駆動する駆動用モータと、前記駆動用モータの回転駆動するコントロールユニットと、を備え、前記洗濯兼脱水槽は、停止状態から回転速度を上昇し続けた際に、一次共振領域と、二次共振領域と、において振動振幅のピークが順次現れるものであり、前記コントロールユニットは、脱水運転を行う際に、前記回転速度を、前記一次共振領域より高く前記二次共振領域よりも低い第１の回転速度に、３０秒よりも長い第１の期間だけ維持することを特徴とする。

本発明によれば、洗濯機の振動を適切に抑制できる。

第１実施形態の洗濯機の内部構成図である。 流体バランサの一例の一部切欠斜視図である。 流体バランサの他の例の一部切欠斜視図である。 脱水工程における洗濯兼脱水槽の回転速度のタイムチャートである。 脱水工程における洗濯兼脱水槽の回転速度および振動振幅の測定結果を示す図である。 比較例の脱水工程における洗濯兼脱水槽の回転速度のタイムチャートである。 比較例の脱水工程における洗濯兼脱水槽の回転速度および振動振幅の測定結果を示す図である。

［実施形態の概要］
特許文献１等に記載されたドラム式洗濯機において、ドラムに投入された衣類に偏りが生じている場合には、脱水時に振動が発生する。そして、特許文献１のものでは、ドラムの前端部に流体バランサが設置されている。すなわち、この流体バランサによって定常回転時のアンバランスの発生を抑制でき、低振動で脱水を行うことができると考えられる。

また、特許文献１の技術を応用することにより、縦型の洗濯機においても洗濯兼脱水槽の回転速度を段階的に上昇させ、所定の回転速度において衣類を脱水することができると考えられる。洗濯兼脱水槽の回転速度を停止状態から徐々に上昇させてゆくと、一次共振回転速度帯、二次共振回転速度帯等、複数の共振回転速度帯が現れる。そこで、洗濯兼脱水槽の回転速度が、これら共振回転速度帯で停滞しないよう、その回転速度が速やかに共振回転速度帯を通過するように制御することが好ましい。

ところで、洗濯兼脱水槽の回転速度が比較的高い状況で水が発泡すると、洗濯兼脱水槽と外槽との間に泡による抵抗が生じ、洗濯兼脱水槽の回転速度をさらに上昇させることができなくなる。そこで、洗濯兼脱水槽の回転速度が比較的低い状況で、発泡を抑制しつつ衣類を脱水する制御を実行することが好ましい。例えば、一次共振回転速度が８０ｒｐｍ程度であり、二次共振回転速度が２６０ｒｐｍ程度であるとすると、３００ｒｐｍ程度の回転速度を、所定時間維持することが考えられる。これは、３００ｒｐｍ程度の回転速度であれば、水が発泡することを抑制しつつ、ある程度の脱水を実現できるためである。

しかし、３００ｒｐｍ程度の回転速度においては、流体バランサに自励振動が生じるため、洗濯機の振動が大きくなるという問題が生じる。ここで、自励振動について簡単に説明しておく。流体バランサのような液体を内蔵する中空回転容器がある程度の回転速度で回転すると、内蔵液が遠心力作用で回転容器の外周側内壁にへばりつき、回転中心に平行な液面を呈する状態が生じる。このような状態では、自励振動が発生する回転速度領域のあることが知られている。この自励振動は、中空回転容器の形状、内蔵流体の物理的特性、系の固有値、系の回転速度などの要因が関与することが判っている。そこで、後述する実施形態は、発泡を抑制することと、流体バランサの自励振動を抑制することと、を両立できる洗濯機を実現しようとするものである。

より具体的には、後述する実施形態においては、洗濯兼脱水槽の回転速度が一次共振回転速度を通過した後に、二次共振回転速度よりも低い回転速度で、所定時間、洗濯兼脱水槽を回転させるようにした。このように、一次共振回転速度よりも高く二次共振回転速度よりも低い回転速度で、発泡の抑制を図ることができるため、自励振動が発生する回転速度で回転速度を一定に保つ必要性がなくなった。これにより、自励振動が発生する回転速度帯を、二次共振回転速度を通過する際の加速度よりも大きな加速度で通過させることができ、自励振動の発生を抑制した。このように、脱水時における発泡抑制と自励振動の抑制とを両立することにより、脱水起動のリトライを減少させることができ、かつ、洗濯機を静かに脱水起動させることができる。

［第１実施形態］
〈洗濯機の全体構成〉
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、洗濯、すすぎ、脱水を行うことができる洗濯機（いわゆる、全自動洗濯機）を例に挙げて説明するが、洗濯、すすぎ、脱水、乾燥を行うことができる洗濯機（いわゆる、縦型の洗濯乾燥機）に適用することもできる。

図１は、第１実施形態の洗濯機の内部構成図である。
図１に示すように、洗濯機１は、略箱形の鋼板製の外枠５内に、防振装置４によって、洗濯兼脱水槽３を回転自在に内置した合成樹脂製の外槽６を吊架した構成となっている。外枠５の上部には、制御手段であるコントロールユニット７、給水手段である電磁給水弁１６（給水手段）を備えた合成樹脂製の上面カバー９が設けられ、外枠５の下部には、合成樹脂製のベース部材１０を有する。

上面カバー９の中央部には洗濯物１２等を出し入れする洗濯物投入口９ａを有しており、この洗濯物投入口９ａを開閉するための蓋体９ｂが設けられている。また、上面カバー９には、蓋体９ｂの手前に、電源スイッチ１３、洗濯等の各工程などを操作する入力スイッチ部１４、各工程の進行状況を表示する進行表示部１４ａなどが設けられている。また、上面カバー９の後部外側には、水道の蛇口に接続された給水ホース１７が設けられ、その他端は電磁給水弁１６に接続されている。

外枠５の枠体内には、洗濯水を溜める有底略円筒状の外槽６を有している。外槽６は合成樹脂で形成されている。洗い工程等を行う際、コントロールユニット７の指令により、電磁給水弁１６を開き、外槽６内に洗濯水が給水される。所定の水位となったことが水位センサ１５により検知され、コントロールユニット７の指令により電磁給水弁１６を閉め、給水を停止する。

外槽６の底部外側には排水装置である排水弁１８および排水ホース１１が設けられ、外槽６底部に有する外槽排水口６ｃと排水弁１８を介して排水ホース１１と接続されている。洗い運転やすすぎ運転後に脱水工程等を行う際、コントロールユニット７の指令により排水弁１８が開かれ、外槽６内の洗濯水は、排水ホース１１の他端から洗濯機１の機外へ排水する。

また、外槽６内周と洗濯兼脱水槽３外周との間には隙間があり、この隙間に洗濯物等が入らなくするとともに、外槽６全体の剛性を保つために、外槽６の上面には洗濯兼脱水槽３に設けた流体バランサ５０の上面を覆うようなリング状に形成された槽カバー２０を備えている。

また、外槽６の底部外側には、鋼板製の取付けベース２１を介して、駆動用モータ２２、および駆動用モータ２２を減速する減速機構２４が取り付けられている。駆動用モータ２２には誘導電動機または、同期電動機が用いられる。駆動機構は、駆動用モータ２２でＶベルト(図示せず)および減速機構２４を介して攪拌翼２を駆動するものであってもよく、また駆動用モータ２２の駆動軸が減速機構２４と同一軸上に構成されたものであってもよい。

減速機構２４の内部には、洗濯動作と脱水動作の切替えを行う電動操作クラッチ機構２４ａと遊星歯車減速機構２４ｂを備えている。電動操作クラッチ機構２４ａにより、洗濯兼脱水槽３を静止させた状態で攪拌翼２を左右に回転させたり（攪拌モード）、洗濯兼脱水槽３と攪拌翼２を一体的に同一方向に回転させたり（脱水モード）を選択できる。

洗濯兼脱水槽３の内底部には、底板３３が設けられている。また、洗濯兼脱水槽３の内面には、合成樹脂製の循環流路部材２６が設けられている。循環流路部材２６の上端には、洗濯水が吐出する開口部２６ａが形成されている。そして、底板３３の内周側（内底部）と、攪拌翼２の裏面に設けられた裏羽根２ｓの外周側との間には、ポンプ室Ｒが形成されている。

上述したコントロールユニット７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等、一般的なコンピュータとしてのハードウエア（何れも図示略）を備えており、ＲＯＭには、ＣＰＵによって実行される制御プログラム、ＤＳＰによって実行されるマイクロプログラムおよび各種データ等が格納されている。これにより、コントロールユニット７は、洗濯機１の各部を制御する。

図２は、流体バランサ５０の一例の一部切欠斜視図である。
図２に示す例において、流体バランサ５０は、略円筒状の形成されており、その内部には、周回方向に沿って３列に形成された中空部５２，５４，５６が形成されている。この中空部５２，５４，５６に図示せぬ液体が注入されている。

図３は、流体バランサ５０の他の例の一部切欠斜視図である。
図３に示す例において、流体バランサ５０は、略円筒状の形成されており、その内部には、周回方向に沿って１列に形成された中空部５８が形成されている。この中空部５８に図示せぬ液体が注入されている。

〈洗濯機の動作〉
次に、本実施形態の動作を説明する。
本実施形態の洗濯機１は、洗い工程、第１回脱水工程、すすぎ工程、および第２回脱水工程を経て、洗濯物を洗濯する。
ここで、洗い工程およびすすぎ工程の内容は、周知の洗濯乾燥機のものと同様であるため、第１回脱水工程および第２回脱水工程（以下、両者を総称して単に「脱水工程」と呼ぶことがある）の詳細を説明する。

図４は、脱水工程における洗濯兼脱水槽３の回転速度のタイムチャートである。
コントロールユニット７は、洗い工程またはすすぎ工程の終了後、排水弁１８（図１参照）を開くことで、外槽６内の水を、排水ホース１１を介して、洗濯機１の外部に排出させる。図４の横軸の経過時間ｔは、排水が終了した時刻からの経過時間であり、縦軸は洗濯兼脱水槽３の回転速度ωである。

図示の例において、コントロールユニット７（図１参照）は、経過時間ｔが２０～５０秒の間は、断続的に回転速度ω０（約５０ｒｍｐ）で洗濯兼脱水槽３を回転させる。その後、コントロールユニット７は、回転速度ωをω０に１０秒程度維持する。ここで、回転速度ωが７５～９０ｒｐｍの範囲は、洗濯兼脱水槽３に共振が生じ、振動振幅のピークが現れる速度領域であり、この領域を一次共振領域Ｂ１と呼ぶ。同様に、回転速度ωが２４０～２８０ｒｐｍの範囲は、洗濯兼脱水槽３に共振が生じ、振動振幅の他のピークが現れる速度領域であり、この領域を二次共振領域Ｂ２と呼ぶ。

コントロールユニット７は、一次共振領域Ｂ１を速やかに通過させ、回転速度ωをω１（第１の回転速度）まで上昇させる。ここで、回転速度ω１は、図示の例では１３０ｒｐｍである。その後、コントロールユニット７は、期間Ｔ１（第１の期間）において回転速度ωをω１に維持する。ここで、期間Ｔ１の長さは、図示の例では約６５秒である。ところで、回転速度ωの範囲には、上述した一次共振領域Ｂ１および二次共振領域Ｂ２以外にも、図示せぬ複数の共振領域が存在し、これら共振領域においては振動振幅にピークが現れる。そこで、コントロールユニット７は、期間Ｔ１が終了した後の期間Ｔ２において、回転速度ωをω１からωＰまで大きな加速度で上昇させ、これら複数の共振領域を速やかに通過させる。

なお、図示の例において、期間Ｔ２の長さは２０秒程度であり、回転速度ωＰは約７５０ｒｐｍである。回転速度ωがωＰに達すると、コントロールユニット７は、それ以前の期間Ｔ２よりも加速度を下げ、期間Ｔ３において回転速度ωをωＦまで上昇させる。なお、図示の例において、期間Ｔ３の長さは３０秒程度であり、回転速度ωＦは約８５０ｒｐｍである。

回転速度ωがωＰに達すると、コントロールユニット７は、それ以前の期間Ｔ２よりも加速度を下げ、期間Ｔ３において回転速度ωをωＦまで上昇させる。なお、図示の例において、期間Ｔ３の長さは３０秒程度であり、回転速度ωＦは約８５０ｒｐｍである。回転速度ωが回転速度ωＦに達すると、コントロールユニット７は、期間ＴＦにおいて回転速度ωをωＦに維持する。なお、図示の例において、期間ＴＦの長さは７５秒程度である。期間ＴＦにおける運転が終了すると、コントロールユニット７は、洗濯兼脱水槽３の回転速度を０［ｒ/ｍｉｎ］まで低下させる。以上により、脱水工程が終了する。

図５は、脱水工程における洗濯兼脱水槽３の回転速度および振動振幅の測定結果を示す図である。
図５の横軸の経過時間ｔは、排水が終了した時刻からの経過時間であり、縦軸は洗濯兼脱水槽３の回転速度ωおよび振動振幅である。図５における特性Ｓ１は回転速度ωの実測値であり、図４に示した特性とほぼ同様である。また、特性Ｖ１は洗濯兼脱水槽３の振動振幅の特性である。

〈比較例〉
次に、本実施形態の効果を明確にするために、比較例について説明する。比較例のハードウエア構成は、上述の第１実施形態のものと同様である。但し、脱水工程における洗濯兼脱水槽３の回転速度制御の内容は、上述の実施形態とは異なっている。

図６は、比較例の脱水工程における洗濯兼脱水槽３の回転速度のタイムチャートである。
コントロールユニット７は、洗い工程またはすすぎ工程の終了後、排水弁１８（図１参照）を開くことで、外槽６内の水を、排水ホース１１を介して、洗濯機１の外部に排出させる。図４と同様に、図６の横軸の経過時間ｔは、排水が終了した時刻からの経過時間であり、縦軸は洗濯兼脱水槽３の回転速度ωである。また、回転速度ωに一次共振領域Ｂ１、二次共振領域Ｂ２等の共振領域が存在することも上述の実施形態と同様である。

図６の例において、コントロールユニット７（図１参照）は、経過時間ｔが２０～５０秒の間は、断続的に回転速度ω０（約５０ｒｍｐ）で洗濯兼脱水槽３を回転させる。その後、コントロールユニット７は、回転速度ωを、ω１（＝１３０ｒｐｍ）、ω２（＝１８０ｒｐｍ）、ω３（＝３３０ｒｐｍ）のように、ステップ状に変化させる。コントロールユニット７が回転速度ωをω１，ω２，ω３の一定値に保つ時間は、１０秒～２０秒程度である。コントロールユニット７は、回転速度ωをω３に保った後、期間Ｔ１２において、回転速度ωをω３からωＣＰまで大きな加速度で上昇させ、複数の共振領域を速やかに通過させる。回転速度ωＣＰは、図示の例では６５０ｒｐｍ程度である。

回転速度ωがωＣＰに達すると、コントロールユニット７は、それ以前の期間Ｔ１２よりも加速度を下げ、期間Ｔ１３において回転速度ωをωＦまで上昇させる。なお、図示の例において、期間Ｔ１３の長さは５０秒程度である。また、回転速度ωＦは、上述の実施形態（図４参照）と同様に、約８５０ｒｐｍである。回転速度ωが回転速度ωＦに達すると、コントロールユニット７は、期間ＴＣＦにおいて回転速度ωをωＦに維持する。なお、図示の例において、期間ＴＣＦの長さは５０秒程度である。期間ＴＣＦにおける運転が終了すると、コントロールユニット７は、洗濯兼脱水槽３の回転速度を０［ｒ/ｍｉｎ］まで低下させる。以上により、比較例における脱水工程が終了する。

図７は、比較例の脱水工程における洗濯兼脱水槽３の回転速度および振動振幅の測定結果を示す図である。
図５と同様に、図７の横軸の経過時間ｔは、排水が終了した時刻からの経過時間であり、縦軸は洗濯兼脱水槽３の回転速度ωおよび振動振幅である。図７における特性Ｓ２は回転速度ωの実測値であり、図６に示した特性とほぼ同様である。また、特性Ｖ２は洗濯兼脱水槽３の振動振幅の特性である。

［実施形態の効果］
以上のように上述の実施形態によれば、洗濯機１は、外枠５と、外枠５内で支持され内部に液体を貯留可能な外槽６と、外槽６に内包された洗濯兼脱水槽３と、洗濯兼脱水槽３を回転駆動する駆動用モータ２２と、駆動用モータ２２の回転駆動するコントロールユニット７と、を備え、洗濯兼脱水槽３は、停止状態から回転速度ωを上昇し続けた際に、一次共振領域Ｂ１と、二次共振領域Ｂ２と、において振動振幅のピークが順次現れるものであり、コントロールユニット７は、脱水運転を行う際に、回転速度ωを、一次共振領域Ｂ１より高く二次共振領域Ｂ２よりも低い第１の回転速度（ω１）に、３０秒よりも長い第１の期間（Ｔ１）だけ維持する。

これにより、脱水時における発泡抑制と自励振動の抑制とを両立することができ、脱水起動のリトライを減少させることができる。さらに、洗濯機を静かに脱水起動させることができる。回転速度ωが低い場合には、脱水率も下がるが、充分に長い第１の期間（Ｔ１）を確保することにより、充分な脱水を実現することができる。これにより、本実施形態における洗濯兼脱水槽３の振動振幅の特性Ｖ１（図５参照）は、比較例の特性Ｖ２（図７参照）と比較して、大部分の期間で抑制されていることが解る。

また、第１の期間（Ｔ１）は５０秒よりも長く、第１の回転速度（ω１）は１２０ｒｐｍ以上、かつ１５０ｒｐｍ以下の範囲の速度にすると一層好ましい。これにより、脱水時における発泡を一層抑制することができる。

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記実施形態の構成に他の構成を追加してもよく、構成の一部について他の構成に置換をすることも可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

（１）上記実施形態におけるコントロールユニット７のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、上述した各種処理を実行するプログラム等を記憶媒体（プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体）に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。

（２）上述した実施形態において、回転速度ωをω１に維持する期間Ｔ１（図４参照）は「６５秒」であったが、期間Ｔ１は「６５秒」に限定されるわけではない。例えば、期間Ｔ１を「３０秒以上」、より好ましくは「５０秒以上」にすることにより、期間Ｔ１において充分な脱水を行うことができ、それ以降の脱水工程において振動を抑制することができる。

（３）また、上記実施形態において回転速度ω１は１３０ｒｐｍであったが、回転速度ω１はこれに限られるものではなく、１２０～１５０ｒｐｍの範囲であってもよい。この速度範囲であれば、発泡現象が抑制されやすく、かつ、一次共振領域Ｂ１および二次共振領域Ｂ２から充分に離れているためである。また、回転速度ω１は一定である必要はなく、上述した範囲（１２０～１５０ｒｐｍ）内で変動させてもよい。また、回転速度ω１のほか、各種時間や回転速度は、洗濯兼脱水槽３の寸法等によって適宜変更してもよい。

１ 洗濯機
３ 洗濯兼脱水槽
５ 外枠
６ 外槽
７ コントロールユニット
２２ 駆動用モータ
ω 回転速度
Ｂ１ 一次共振領域
Ｂ２ 二次共振領域
Ｔ１ 期間（第１の期間）
ω１ 回転速度（第１の回転速度）

Claims (2)

1. 外枠と、
   前記外枠内で支持され内部に液体を貯留可能な外槽と、
   前記外槽に内包された洗濯兼脱水槽と、
   前記洗濯兼脱水槽を回転駆動する駆動用モータと、
   前記駆動用モータの回転駆動するコントロールユニットと、を備え、
   前記洗濯兼脱水槽は、停止状態から回転速度を上昇し続けた際に、一次共振領域と、二次共振領域と、において振動振幅のピークが順次現れるものであり、
   前記コントロールユニットは、脱水運転を行う際に、前記回転速度を、前記一次共振領域より高く前記二次共振領域よりも低い第１の回転速度に、３０秒よりも長い第１の期間だけ維持する
   ことを特徴とする洗濯機。
2. 前記第１の期間は５０秒よりも長く、前記第１の回転速度は１２０ｒｐｍ以上、かつ１５０ｒｐｍ以下の範囲の速度である
   ことを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。