JP3544376B1 - ドラム式洗濯機のバラストタンク搭載回転ドラム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ドラム式洗濯機の振動軽減の為のバラストタンク搭載法
【解決手段】
本発明のドラム式洗濯機の振動軽減方法はバラストタンク（４）を回転ドラムに
搭載する方法で、それに給水システムと位置検出システムが付属している。バラストタンク（４）は中空の保水構造体（８）をドラム（１）に巻きつけ、更にそれをバッフル（３）に接続し、バッフル（３）にも保水タンク用の隔壁（９）を付けた構造に成っている。また保水構造体（８）の内部は仕切り板（１０）で仕切られ、内部の滞留水（１４）は自由に行き来できる貫通孔（１８）が付いている構造もある。外槽の上部には、注入量制御の給水バルブにつながっている注水ノズル（２１）で、反対側に位置する洗濯物の遠心力を減らす為に、水を、脱水回転を行う直前に注入する。注水位置はドラム回転機構に取り付けられたマークを手掛かりで、位置停止を検出し、ドラムを動かし停止させる。
【選択図】 図１０

Description

本発明は家庭用ドラム式洗濯機の、脱水回転時の振動を軽減する。

普及している家庭用ドラム式洗濯機では、外槽（２０）は洗濯機のフレームに取付けたスプリング及びダンパーに支えられている。その外槽（２０）の中に図１の様に、回転主軸（２）を持つ洗濯兼脱水回転ドラム（１）、（以後「洗濯兼脱水用回転ドラム」を「ドラム」と呼ぶ）が内装されている。そのドラムの円筒部分に、回転主軸（２）と平行に、洗濯物の滑り止め、及び攪拌の為に、内側に凸加工されたバッフル（３）、（以後「洗濯物の滑り止めの為に、及び攪拌のための内側に凸加工されたバッフル」を「バッフル」と呼ぶ）が複数個設けられている。そのドラムの回転主軸（２）をモーターで駆動し、洗濯物で偏心度が大きい時は、高速回転での脱水時、筐体は激しく振動する。

その最新の対策は従来から知られている、流体バランスシステムが利用される。この従来から知られている振動軽減法の基礎的な考え方は、ドラム（１）の円筒部分に、バランス用流体を入れた中空リングを設け、ドラム内の洗濯物の対向位置に、バランス用流体をドラムに回転数を制御し、中空リングに在る小部屋に移動させ分散し、偏心荷重を減らすアンバランス対策法で、家庭用ドラム式洗濯機に向けて改良された特許がある。
特許第3103250 特開2002―136792

この流体バランス方式は以下の問題点を持っている。脱水を始める時、１）流体密封方式では、内装されたバランス用流体は、洗濯物とバランス用流体が同じ位置にくるので、脱水回転に入るとき、洗濯機に非常に大きな振動を誘発する。

また２）非流体密封方式では、脱水を始める前に、注水してバランサーにする為のタンクをドラムの上部に置いて、洗濯物をドラムの下部に置く。つぎにドラムが回転を始めると洗濯物は移動するので、洗濯物をバランサーの反対の位置に戻すドラム回転制御作業をする。これら１）、２）の方法はドラム構造及び周辺構造は従来式より複雑になり、生産コストも上昇し、又複雑な構造、及び複雑な制御は将来の保守費用を大きくする。

課題を解決するための手段および効果

家庭用ドラム式洗濯機の洗濯物の状態を分解すると、例えば複数の洗濯物3kgに水を含ませて脱水回転させる時、ドラムの胴に接する洗濯物はドラムに張り付き、ドラムの回転軸に近い洗濯物は遠心力が小さく、ドラムに張り付いた洗濯物より後ろに移動・分散し、洗濯物はドラムの円筒内部に比較的均等に張り付き、高速脱水時のドラムの振動は小さくなり、従来の洗濯機の構造でも十分対応できている。しかし1kgの1個の洗濯物が高速脱水回転数する時、洗濯物はドラムに張り付き、ドラムの回転により移動及び分散する事がないので、高速回転時の洗濯物の慣性力は大きくなり、ドラムが内装されている外槽（２０）はスプリング及びダンパーに支えられている構造なので、高速回転では大きく洗濯機を揺らし、激しく振動する。

本発明は、従来の洗濯機の構造が十分に対応できない、この後者の状態を改善する事に重点を置いて振動軽減を図る為に、その外槽（２０）に内装されたドラム（１）で、これに付いている回転主軸（２）が外槽（２０）の後部から突出し、これにドラム駆動機構部及び位置制御機構が付いており、このドラム（１）に回転ドラムに搭載した「漏斗」の特性を備え、注水ノズルから注水でき且つ保水構造を持ち、保水量を調整できる、中空状の構造体である保水可能構造物のバラストタンク（４）を搭載して、その遠心力を利用して洗濯物による遠心力と合成する事で、偏心による力を軽減する方法である。バラストタンク（４）の大きさは洗濯機及びドラムの仕様により自由に決まる。

本発明のバラストタンク（４）と洗濯物の関係については、水を含んだ洗濯物はバラストタンク搭載洗濯兼脱水用回転ドラム（６）の回転が上昇するに従い脱水量を増し、洗濯物の重量が軽くなり、反対の位置にあるバラストタンク（４）の重量に近づき、洗濯物の遠心力とその差が小さくなり、それらの合成された遠心力は脱水時間の経過に伴って小さくなり、この方法は洗濯物の重量と不等でも十分振動抑制効果持ち、従来の洗濯機の性能に更に加えることが出来る。また洗濯物とバラストタンク（４）の加速度の方向は逆方向にあるので、バラストタンク搭載洗濯兼脱水用回転ドラム（６）の回転がスムーズに成る。

この方法は保水可能構造体のバラストタンク（４）とそれに付属する注水機構と位置制御機構の3点で構成され、外槽（２０）に内装されたドラム（１）の円筒表面の一部に、注水口（１２）と排水口（１３）を持つバラストタンク（４）となる保水構造体（８）が巻くように取付けられ、その保水構造体（８）はその内部に滞留水（１４）の量を制御できるバラストタンク構造に成っており、そのバラストタンク（４）に注水する時の位置は、注水口（１２）が注水ノズル（２１）の下に停止する様に制御されている。

「洗濯」又は「すすぎ」回転後のバラストタンク（４）の位置は不定であるが、注水口（１２）を注水ノズル（２１）の下に位置する様に、バラストタンク搭載洗濯兼脱水用回転ドラム（６）の一部に位置検出機構を備え、駆動機構部を制御し設定位置に動かす。注水の準備過程では、注水口（１２）を上方に動かしながら、同時にバラストタンク内の滞留水（１４）を排水口（１３）から排水して、直前の状態を初期化する。バラストタンク（４）の注水口（１２）と注水ノズル（２１）と位置を一致させる制御は、異常振動が発生し易い脱水回転時のみ働かせる様に行われる。また注水機構と位置制御機構等の個々の制御技術は公知の事実を十分利用できる。

次に注水量は、注水ノズル（２１）の前にある、給水ホース（１９）で連結している給水バルブの、開閉時間で制御され、注水ノズル（２１）から注水され、バラストタンク搭載洗濯兼脱水用回転ドラム（６）は注水終了後直ちに回転を始める。

本発明の中核は、バラストタンク（４）であり、それは外槽（２０）に内装されたドラム（１）に搭載された状態は図２の様になり、図３がバラストタンク（４）の搭載図である。それはドラム（１）の円筒の一部を巻くように取付けられた中空状の保水構造（８）で作られている。それに「漏斗」の特性を持たせる為、注水口（１２）と排水口（１３）を設けている。また保水タンクの機能を備える為に、注水口（１２）と排水口（１３）の端に隔壁（１５）を設け、その両隔壁（１５）は保水構造（８）の外槽（２０）側から、ドラムの回転主軸（２）の延長線方向に立ち上がり、水の通過する隙間、即ち開口部をドラム側との間に設けている。その隙間の開口部が作る注水口開口面積は、他の一方の端に同じ構造で設けた排水口開口面積より広くなった構造になっている。及びまた注水口（１２）と排水口（１３）の開口面積が同じでも保水構造体（８）の内部に複数に仕切り板（１０）を設けて「漏斗」の機能を持つ構造を使用する。

そのバラストタンク（４）の動きに関し、外槽（２０）の上部にある注水ノズル（２１）より、注水している途中のバラストタンク搭載洗濯兼脱水用回転ドラム（６）を回転させた時の３例の状態図（図４,図５,図６）を示す。

図４は保水タンクの両端に保水する為に隔壁を設けたバラストタンク（４）の動きで、(a)状態では注入された水はバラストタンク（４）から一部流失するが、その流失量より多く注入すると、バラストタンク内の水位が上昇し、設定された時間になるとバラストタンク搭載洗濯兼脱水用回転ドラム（６）が回転する。 (b)の様に内部の滞留水（１４）は全体に直ぐに広がると同時に滞留水（１４）の質点の位置が移動する。

図５は保水タンクの内部に仕切り板（１０）を追加したバラストタンク（４）の動きで、(a)状態の注水中の水は、(b)の様にドラム（６）が回転始めるとバラストタンク（４）の壁に張り付き、ドラム側に付いている仕切り板（１０）に乗っている滞留水（１４）も、反対側の仕切り板（１０）の間に張り付き、仕切り板（１０）により滞留水(１４)の質点の位置は注水時点と同じである。仕切り隔壁（１５）の高さより多い水は排出される。

図６は保水タンクの追加した仕切り板（１０）の一部に貫通孔（１８）を付けたバラストタンク（４）の動きで、(a)状態の注水中の水は、バラストタンク搭載洗濯兼脱水用回転ドラム（６）が回転するとバラストタンク（４）の壁に張り付き、ドラム側に付いている仕切り板（１０）に乗っている滞留水（１４）も、反対側の仕切り板（１０）の間に張り付く。時間と共に(b)、(ｃ)、(ｄ)の様に貫通孔（１８）を通してバラストタンク（４）の中に平均的に広がる。

仕切り板を交互に設ける構造の他に、外壁側に全ての仕切り板（１０）を設ける構造もある。また仕切り板（１０）の間隔を適当に変えている構造もある。この様に仕切り板（１０）の位置、数は洗濯機の仕様に従い自由に決定される。

発明の実施するための最良の形態および実施例

普及している従来型のドラム（１）を利用した１例として、バラストタンクの搭載状態は図７で、バラストタンク構造は図８、図９の様になる。即ちドラム（１）には回転主軸（２）と平行にバッフル（３）が加工され、そのバッフル（３）を二分する隔壁（９）を設け、バッフル（３）の片側を保水タンクにする。その注水側保水タンク（７）が持つ隔壁（９−a）による開口部が作る注水口開口面積は、他のバッフル（３）の排水側保水タンク（１１）の隔壁（９−ｂ）で出来る排水口開口面積より広くなった構造になっている。またバラストタンク（４）の対向位置に、バラストタンク（４）の重量による偏芯を補償する補償ウエイト（１５）を設けている。外槽（２０）、注水ノズル（２１）、給水ホース（１９）、注水口（１２）、バラストタンク（４）の位置関係は図１０の様になる。

また注水量制御は洗濯機に付いている表示パネルで簡単に行われ、洗濯機に内装されている洗濯工程を決めるプログラムに従いバラストタンク搭載洗濯兼脱水用回転ドラム（６）は動く。「洗濯」又は「すすぎ」が完了時点では、バラストタンク（４）の停止位置は不定であり、脱水工程に入る前に、注水ノズル（２１）の下に注水口（１２）が来る様に、ドラム回転機構の設けられた位置検出マークを検出して停止する。

バラストタンク（４）の注水口（１２）を、注水ノズル（２１）の下に、移動さする時、水を徐々に排水し、直前のバラストタンクの状態を初期化する。注水の初期には、排水口（１３）から水は流れ出るが、注入量が排水量より勝ると内部に滞留が始まる。注入終了後直ちに脱水回転に入る。バラストタンク搭載洗濯兼脱水用回転ドラム（６）の回転中は仕切り板又は隔壁（９）の高さまで水が内部に保水されている。

この方法は、１）従来の洗濯機の外形寸法を変えないで取付けが可能になる。２）生産コストは構造及び制御方法も簡単に成るので、より安価になり、保守も容易になる。また３）脱水時の初期振動が小さいので、ビルトイン方式の設置が可能になる。４）木造家屋の様に振動に弱い構造でも使用可能になる。

普及している洗濯兼脱水回転ドラム バラストタンク搭載洗濯兼脱水回転ドラム バラストタンクの姿図 2箇所の仕切り隔壁の装備されたバラストタンク内の滞留水の動き（a）：注水途中 （ｂ）：回転後 多くの仕切り板とバラストタンク内の滞留水の動き（a）：注水途中 （ｂ）：回転後 滞留水の移動が可能になる仕切り板付きバラストタンク内の動き（a）：注水途中、 （ｂ）、（ｃ）、（ｄ）：回転の時間経過状態 実施例の2個のバッフルを利用したバラストタンク搭載洗濯兼脱水用回転ドラム 実施例の2個のバッフルを利用したバラストタンクの姿図 バラストタンク内部の仕切り板状態図 実施例の外槽内部と洗濯物と回転ドラムの関係図

符号の説明

1. 従来型の洗濯兼脱水回転ドラム
2. 回転主軸
3. バッフル
4. バラストタンク
5. 排水孔
6. バラストタンク搭載洗濯兼脱水回転ドラム
7. 注水側保水タンク
8. 保水構造体
9. 隔壁、 9-a：バッフルの注水側隔壁, 及び9-b：バッフルの排水側隔壁
10. 仕切り板
11. 排水側保水タンク
12. 注水口
13. 排水口
14. 滞留水
15. 補償ウエイト
16. 外壁
17. 内壁
18. 貫通孔
19. 給水ホース
20. 外槽
21. 注水ノズル

Claims (1)

1. 水平ドラム式洗濯機において、外漕に内装され、回転主軸に水平に装置され、洗濯物により偏芯して回転する時の振動を削減出来る洗濯兼脱水用回転ドラムの構造にあって、該ドラムの表面を巻くようにして、漏斗機能を持つバラストタンクが搭載され、該バラストタンクは注入口と排水口を備え、注入口と排水口に回転ドラムの回転による遠心力で保水出来る位置に隔壁を設け、その内部に適当な間隔の仕切り板を備えた構成をしている事を特徴とする回転ドラムの構造

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