JP4941454B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、洗濯物を収容した回転ドラムを回転駆動して洗濯、すすぎ、脱水の各工程を行うドラム式洗濯機に関するものである。

従来のこの種のドラム式洗濯機について図６、図７を用いて説明する。図６はドラム式洗濯機１における水槽ユニット５の支持構造を示すもので、図７は、同防振ダンパーの構成図である。前記水槽ユニット５は、水槽３内に回転ドラム２を収容し、回転ドラム２の回転軸２ａを水槽３の背面に設けられた軸受６で軸支すると共に回転軸２ａにドラム駆動のモータ７を連結して構成されている。この水槽ユニット５は洗濯機本体８内に前上がりの状態に傾斜させて配設され、洗濯機本体８の基底部１４に取り付けられた左右一対の防振ダンパー９によって、その重量が支持され、洗濯機本体８の前面または背面に張架したコイルバネ１０、１０ａにて、弾性支持されている。

防振ダンパー９は、図７に示すように、シリンダ内にオイルを封入したオイルダンパー機構１１と、このオイルダンパー機構１１と同軸に設けられたコイルバネ機構１２とを備えて構成され、オイルダンパー機構１１の下端に固定され、外周部にコイルバネ機構１２が配置された支持軸１３は、洗濯機本体８の基底部１４に緩衝材１５を介して固定される。また、オイルダンパー機構１１を構成する第２の支持軸１３ａは、水槽３の下部に固定された下部支持金具１６に緩衝材１５を介して固定される。

上記構成において、回転ドラム２を回転させて脱水工程を実施する場合、回転ドラム２はその回転軸心が水平方向あるいは水平方向から傾斜した状態にして水槽ユニット５内に配設されているため、回転ドラム２内に洗濯物を収容して回転させると、洗濯物が下方に偏り、アンバランスが発生する。

回転ドラム２内の洗濯物がアンバランス状態になると、回転ドラム２を収容する水槽ユニット５に大きな振動が発生する。このような回転ドラム２の回転に伴う振動を抑制するために、水槽ユニット５を減衰定数の大きな防振ダンパー９によって減衰防振支持して振動振幅を低減し、かつ、振動の抑制を行う重りを付加したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、水槽ユニット５をその重心位置より正面寄りの位置で下方から防振ダンパー９により支持し、水槽ユニット５の上部を正面側に第１のコイルバネ１０により弾性付勢したり、更に第２のコイルバネ１０ａによって水槽ユニット５の下方を背面側に弾性付勢する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平０６−３２７８９２号公報 特開２００５−１３７６４３号公報

上記従来の構成では、構成要素が多く、例えば振動抑制の重りなどの付加はドラム式洗濯としての重量増加をまねき、移動運搬の労力が大きくコストアップにもつながり、また、コイルバネを張架するスペース等にも課題があった。

また、単に減衰定数の大きな防振ダンパー９で支持して水槽ユニットの振動を低減すると、脱水定常時（約８００〜１２００ｒ／ｍｉｎ）の洗濯機本体８への振動伝達率が増大し、洗濯機本体振動を増加させるという課題があった。

さらに、特に脱水回転がスタートして、約３００ｒ／ｍｉｎ程度までの脱水起動時（水槽ユニット５共振周波数）の振れ回り振動において、水槽ユニット５が単純な上下方向に振動即ち図７の矢印Ａで示すような揺動であれば、従来の防振ダンパー９にて減衰が可能である。しかし、衣類のアンバランスが回転ドラム２内の前方と後方に分布し、重心に対して回転運動を与えるような振動即ち図７の矢印Ｂ、またはＣで示すような擂り粉木揺動の場合、運動方向に対して、十分な減衰効果を得ることができない為、水槽ユニット５の異常振動による異常音の発生や、他の部材に接触して損傷を生じる、という課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、部品追加・重量増加をまねくことなく、脱水定常時の洗濯機本体への振動伝達を抑制しながら、脱水起動時の水槽ユニットの振れ回り振動を効果的に低減するドラム式洗濯機を提供することにある。

前記従来の課題を解決するために、本願発明に係るドラム式洗濯機は、洗濯物を収容したドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽ユニットと、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽ユニットを下方で弾性支持して振動を減衰するダンパー機構と、前記ダンパー機構と同軸に設けられた支持軸および支持軸周囲に配したコイルバネ機構と、前記ダンパー機構の下端を前記洗濯機本体の基底部に固定する下部緩衝材と、前記ダンパー機構の上端を前記水槽ユニットの下部に固定する上部緩衝材とを備え、前記下部緩衝材または上部緩衝材の少なくとも１個は、前記支持軸外周に中空部を有するドーナツ形状を形成した弾性体の緩衝ゴムを有し、前記緩衝ゴムの前記中空部には粘性オイルを封入したものである。

これによって、緩衝材が液体封入式の緩衝ゴムであるため、特に脱水起動時（０〜３００ｒ／ｍｉｎ程度）において、防振ダンパーの減衰力が得られにくい支持軸が、回転する（倒れる）方向や、擂り粉木運動に対しても、十分な減衰力を確保し、効果的に水槽ユニットの振れ回り振動を減衰し抑制することができ、脱水定常時の水槽が主として上下運動の場合の、洗濯機本体への振動伝達を抑制しながら、脱水起動時の水槽ユニットの振れ回り振動を抑えることができ、低振動化を実現できる。

本発明によれば、部品追加・重量増加をまねくことなく、脱水定常時の洗濯機本体への振動伝達を抑制しながら、脱水起動時の回転ドラムを収容した水槽ユニットの振れ回り振動を効果的に低減するドラム式洗濯機が構成できる。

第１の発明は、略水平方向に回転中心軸を有し洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽ユニットと、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽ユニットを下方で弾性支持して振動を減衰するダンパー機構と、前記ダンパー機構と同軸に設けられた支持軸および支持軸周囲に配したコイルバネ機構と、前記ダンパー機構の下端を前記洗濯機本体の基底部に固定する下部緩衝材と、前記ダンパー機構の上端を前記水槽ユニットの下部に固定する上部緩衝材とを備え、前記下部緩衝材または上部緩衝材の少なくとも１個は、前記支持軸外周に中空部を有するドーナツ形状を形成した弾性体の緩衝ゴムを有し、前記緩衝ゴムの前記中空部には粘性オイルを封入したことにより、脱水起動時の複合した動きの水槽ユニットの振れまわりを、封入された液体の移動時の粘性により減衰し低振動化を実現できる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における防振ダンパーの構成図である。また図２は、同防振ダンパーの動作図を示し、その他のドラム式洗濯機の概略構造は、図６に示した従来例と同様である。

図１において、防振ダンパー２０は、シリンダ内にオイルを封入したオイルダンパー機構２１と、このオイルダンパー機構２１と同軸に設けられたコイルバネ機構２２とを備えて構成され、オイルダンパー機構２１の下端に固定され、外周部にコイルバネ機構２２が配置された支持軸２３は、洗濯機本体８の固定側である基底部１４に液体封入式の下部緩衝材２５を介して固定される。また、オイルダンパー機構２１を構成する第２の支持軸２３ａは、水槽３の下部に固定された揺動側である下部支持金具１６にゴム材等の緩衝材１５を介して固定される。

液体封入式の下部緩衝材２５は、中空部を有するドーナツ状に形成した弾性体で構成された液体封入式の緩衝ゴム２６の前記中空部により粘性オイル２７が封入された構成としている。

上記構成による動作を説明する。脱水工程がスタートして、約３００ｒ／ｍｉｎ程度までの脱水起動時において、弾性支持された水槽ユニット５は、重心周りに６自由度（並進方向３軸とそれぞれの軸回りの３回転方向）の共振周波数が発生する。それぞれの共振周波数が連成し、複雑な挙動となるが、例えば、約２５０ｒ／ｍｉｎ付近にて、ピッチング（上下回転モード）を主とした大きな振動モードが発生するのが一般的である。

このような振動モードの場合、揺動側の下部支持金具１６の上下方向の揺動は少なく、図１の矢印ＢやＣで示した様に、支持軸２３及び２３ａが回転する（倒れる）方向や円または楕円状の擂り粉木運動、またそれらの複合した揺動となる。

以下本実施の形態につきその動作、効果を以下説明する。

図２の防振ダンパー動作図にて液体封入式の緩衝ゴム２６および粘性オイル２７の動作を説明する。

水槽ユニット側の下部支持金具１６（揺動側）が図１で示したように、矢印ＢやＣの傾斜した揺動を生じた場合、支持軸２３は角度θ傾斜する。その際液体封入式の緩衝ゴム２６は弾性変形して左右対称であった断面形状は、図２に示したように左側空間２７ａと、右側空間２７ｂとで異なる形状に変形する。このとき内部の粘性オイル２７は、左右または上下に流動するので、その粘性による流動抵抗で減衰作用が発生し、支持軸２３の傾斜方向の運動を減衰し抑制する。

よって、液体封入式の緩衝ゴム２６により、回転方向に対して、十分な減衰力を確保することができ、効果的に水槽ユニット５の振れまわり振動を抑制することができる。

ここで、液体封入式の緩衝ゴム２６の回転方向、並進方向のバネ定数と減衰定数については、粘性オイル２７の粘度や、液体封入式の緩衝ゴム２６の形状、硬度などにより、目的に応じて自由に選択、設定が可能である。

また、原則的に減衰力が必要なくなる脱水定常時（８００ｒ／ｍｉｎ〜１２００ｒ／ｍｉｎ）においては、脱水起動時のような支持軸２３及び２３ａの大きな傾斜方向の揺動や、回転運動がなく、主として防振ダンパー２０の作用する図１の矢印Ａに示した上下運動となるため、液体封入式の緩衝ゴム２６の減衰力による洗濯機本体８への振動伝達率の増大もほとんどない。よって、脱水定常時（８００〜１２００ｒ／ｍｉｎ）の洗濯機本体８への振動伝達を抑制しながら、脱水起動時（０〜３００ｒ／ｍｉｎ）の水槽ユニット５の振れ回り振動を抑えることができ、低振動化を実現できる。

尚、ここでは基底部１４側にのみ液体封入式の緩衝ゴム２６を構成したが、下部支持金具１６側の緩衝材１５にも適用すると、さらに大きい効果を得る事ができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における防振ダンパー３０の概略構成図であり、図４は、損失係数と各振動値の関係図を示す。

その他のドラム式洗濯機の概略構造は、図６に示した従来例と同様である。

防振ダンパー３０は、シリンダ内にオイルを封入したオイルダンパー機構３１と、このオイルダンパー機構３１と同軸に設けられたコイルバネ機構３２とを備えて構成される。

オイルダンパー機構３１の下端に固定され、外周部にコイルバネ機構３２が配置された支持軸３３は、洗濯機本体８の基底部１４を狭持するように上下から緩衝材３５を介して固定される。また、オイルダンパー機構３１を構成する第２の支持軸３３ａは、水槽３の下部に固定された下部支持金具１６を狭持するように上下の緩衝材３５を介して固定される。ここで、緩衝材３５は、損失係数ｔａｎδ＝０．７±０．２なるゴム材料で構成する。

以上のように構成された本実施の形態について、以下動作と効果を説明する。

前記損失係数の物理的意味と設定理由を下記に記述する。

下記の数１に示すように、損失係数とは制振特性の評価指標の一つで、一般的に、貯蔵剪断弾性率（Ｇ’）と損失剪断弾性率（Ｇ”）の比、Ｇ”／Ｇ’を損失正接（損失係数）と呼び、ｔａｎδで表す。

材料が変形する際に材料がどのくらいエネルギーを吸収するか（熱に変える）を示しており、測定は動的粘弾性測定装置で行う。ｔａｎδの値が大きいほどエネルギーを吸収し、衝撃緩衝試験では、反発弾性率が小さくなり、加振試験においては共振倍率が低くなる。

既述したような脱水起動時のピッチングの振動モードの場合、支持軸２３及び２３ａが回転する（倒れる）方向や、図３の矢印ＢやＣで示した円または楕円状の擂り粉木運動、あるいはそれらが複合した運動を行い、上下方向にあまりストロークせず、従来のオイルダンパー機構３１のみでは、減衰力が得られにくい。そこで、緩衝材３５であれば、回転方向に対して、高い内部減衰作用により、大きな減衰力を確保することができ、効果的に水槽ユニット５の振れ回り振動を抑制することができる。但し、ゴム材料の場合、材質とシンプルな形状のみで、回転方向と並進方向のバネ定数と減衰定数が決定され、実質的に自由な調整は困難である。

また、減衰定数については、大きすぎると洗濯機本体８への振動伝達率が増加し、本体振動が悪化するというデメリットが存在する。発明者らは、実験的に最適な減衰定数を求めることができた。

損失係数と各振動値の関係図を図４に示す。図４において、縦軸は水槽ユニット５の脱水運転起動時の振れまわり振動値、および洗濯機本体８の脱水運転字の振幅を示す振動値で、横軸は、損失係数（即ち減衰定数）である。

図４にて明らかなように、損失係数（即ち減衰定数）が小さい値の場合は、水槽ユニットの触れ回りは大きいが、洗濯機本体８への振動伝達は低くなるので、洗濯機本体８の振動は小さい。一方、損失係数が大きくなると横軸の右部分で示すように、水槽ユニット５の動きは減衰され小さくなるが、洗濯機本体８への振動電伝達が大きくなり、洗濯機本体８の振動が大きくなる。

水槽ユニット５の振動値と、洗濯機本体８の振動が許容される限度とを図４にて相対的に比較し、本体振動の悪化防止と水槽ユニット５の振れまわりを抑制できる両立する緩衝材の制振特性として、損失係数ｔａｎδ＝０．７±０．２が、最適範囲の値であるとの結論を得ることができた。なお、水槽ユニット５を支える構造上、ゴム硬度が極端に低いものは使用が困難であり、ここでは４５°（以上）を想定している。

また、一般的なドラム式洗濯機の緩衝材の形状（外形Φ３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）においては、外形や厚みを変化させても、概ねこの傾向は変わらないことを実験的に確認している。よって、脱水定常時（８００〜１２００ｒ／ｍｉｎ）の洗濯機本体への振動伝達を抑制しながら、脱水起動時（０〜３００ｒ／ｍｉｎ）の水槽ユニット５の振れ回り振動を抑えることができ、低振動化を実現できる。

（実施の形態３）
図５（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における防振ダンパーの部分構成図であり、図５（ｂ）は、同防振ダンパーの動作図である。その他の構成は、実施の形態１または２と同じである。

図５（ａ）において、防振ダンパーの支持軸３３の下端には、基底部１４の上下に挿入した座金３７の間に、基底部１４を狭持するように上下に緩衝材３６を固定する。

前記緩衝材３６の構成は、２重のドーナツ状に形成し、支持軸３３側の内側に第一の緩衝材３６ａと、第一の緩衝材の外周側に第２の緩衝材３６ｂを設け、異なる損失係数或いは硬度を有する２重構造としたものである。また、外周側に第２の緩衝材３６ｂの形状を、外方になるに従い、肉厚が小さくなる様に傾斜面３６ｃを形成している。

また、ここで、（内側の第１の緩衝材３６ａの損失係数）＜（外側の第２の緩衝材３６ｂの損失係数）なる構成、例えば制振特性を損失係数ｔａｎδ＝０．７±０．２となるゴム材料で構成とすることで、大きく支持軸３３が回転する（倒れる）方向や、擂り粉木運動となった場合のみ、外側の大きな損失係数が作用することが可能となる。

なお、内側の第１の緩衝材３６ａは、損失係数が例えば、ｔａｎδ＝０．１〜０．４等の従来の一般的なゴム材料で構成する。

以上のように構成された本実施の形態においてその動作、効果を、図５（ｂ）の防振ダンパーの動作図にて説明する。

水槽ユニットの振動が傾斜した揺動を生じた場合、支持軸３３が角度θ傾斜する。そのとき、所定以上の傾斜が発生すると座金３７の外周部が、損失係数の大きい外側の第２の緩衝材３６ｂを押圧することになり、大きい減衰作用が発生する。

通常の上下振動の場合は、損失係数の小さい内側の第１の緩衝材３６ａで支持されるので、減衰作用は低く、洗濯機本体８への振動伝達は小さくなる。

つまり、回転方向と並進方向のバネ定数と減衰定数が、比較的容易に調整が可能となる。

よって、脱水定常時（８００〜１２００ｒ／ｍｉｎ）には、の洗濯機本体８への振動伝達を抑制する事ができ、脱水起動時（０〜３００ｒ／ｍｉｎ）の水槽ユニット５の振れ回り振動を抑えることができ、低振動化を実現できる。

以上のように本発明によれば、防振ダンパーを緩衝材を介して固定する構成において、緩衝材は液体封入式の緩衝ゴムを用いることで、部品追加・重量増加をまねくことなく、脱水定常時の洗濯機本体への振動伝達を抑制しながら、脱水起動時の回転ドラムを収容した水槽ユニットの振れ回り振動を効果的に低減するドラム式洗濯機が構成できる。

また、緩衝材の減衰係数（損失係数）が最適値となる構成を設定できたので、脱水立ち上がり振動抑制と許容できる定常振動との両立する緩衝材を得ることができた。

また、緩衝材を、脱水立ち上がり振動と定常振動との複数の振動条件に対応が可能なものとする簡単な緩衝材の構成を提供する事ができた。

以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、緩衝材に水槽ユニットの振動に対応する減衰効果が、脱水立ち上がり振動と定常振動との複数の振動条件に対応が可能となったので、脱水機、遠心分離機などの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機における防振ダンパーの構成図 同ドラム式洗濯機における防振ダンパーの動作図 本発明の実施の形態２におけるドラム式洗濯機における防振ダンパーの構成図 同ドラム式洗濯機における損失係数と各振動値の関係図 （ａ）本発明の実施の形態３におけるドラム式洗濯機における防振ダンパーの部分構成図（ｂ）同ドラム式洗濯機における防振ダンパーの動作図 従来のドラム式洗濯機における支持構造を示す断面図 同上の防振ダンパーの構成図

２ ドラム
５ 水槽ユニット
７ モータ
８ 洗濯機本体
１４ 基底部
１５ 上部緩衝材
２０ 防振ダンパー
２２ コイルバネ
２３ 支持軸
２３ａ 第２の支持軸
２５ 下部緩衝材
２６ 液体封入式の緩衝ゴム
３６ａ 第１の緩衝材
３６ｂ 第２の緩衝材

Claims (1)

1. 略水平方向に回転中心軸を有し洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽ユニットと、前記ドラムを回転駆動するモータと、前記水槽ユニットを下方で弾性支持して振動を減衰するダンパー機構と、前記ダンパー機構と同軸に設けられた支持軸および支持軸周囲に配したコイルバネ機構と、前記ダンパー機構の下端を前記洗濯機本体の基底部に固定する下部緩衝材と、前記ダンパー機構の上端を前記水槽ユニットの下部に固定する上部緩衝材とを備え、前記下部緩衝材または上部緩衝材の少なくとも１個は、前記支持軸外周に中空部を有するドーナツ形状を形成した弾性体の緩衝ゴムを有し、前記緩衝ゴムの前記中空部には粘性オイルを封入したドラム式洗濯機。

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