JPH0731787A

JPH0731787A - 全自動洗濯機

Info

Publication number: JPH0731787A
Application number: JP5182444A
Authority: JP
Inventors: Doshu Ida; 道秋井田; Kihachiro Tanaka; 基八郎田中; Shuji Aida; 修司会田; Tamotsu Shikamori; 保鹿森; Hiroshi Osugi; 寛大杉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1993-07-23
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【構成】定格速度以下に危険速度を有する全自動洗濯機
に用いる流体バランサにおいて、その容器内部を周方向
に分割する周方向隔壁を設け、それぞれの隔壁に液を通
過させる開口部と、内蔵液供給口および回転数に応じて
内蔵液量を調整する弁機構を備えた。【効果】共振時の振幅増大及び自励振動の発生という従
来流体バランサの欠点がなくなるため、流体バランサの
適用範囲が拡大し、機器の小型化と定格回転数の高速化
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は洗濯機内槽の不つりあい
に起因する振動振幅を低減する流体バランサに係わり、
特に、その不つりあい共振における共振点を通過するま
での、内蔵液体による悪影響の低減を図った全自動洗濯
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術とその問題点を図４及び図５，
図６により説明する。洗濯機の脱水機のような回転体に
用いられている従来の流体バランサは、容器内の液体が
回転時の遠心力によって、その回転中心に対して同心の
自由表面を形成する現象を利用している。図４(ａ)に断
面図として示すように、容器１１内にその内容積よりは
少ない量の液体１４が収容されており、容器１１全体が
図示しない回転体と一体的に回転するように取り付けら
れている。回転体に不つりあいがなく、その回転中心Ｏ
点まわりに回転していると、容器１１の図心ＳはＯ点と
一致する。このとき液体１４は、その内側がＯ点を中心
とする円になる。従って、液体１４の半径方向の厚みは
均一であり、その重心はＯ点と一致する。

【０００３】次に回転体に不つりあい２４がある場合、
回転中心Ｏに対して容器１１の図心Ｓが図４(ｂ)のよう
に位置するならば、液体１４は回転中心Ｏを中心とする
円を形成しようとするので、液体１４はその半径方向の
厚みが不つりあい２４がある方向で厚くなる。この結
果、液体１４によって不つりあい２４を少なくしようと
する作用が生じる。この作用を利用するのが従来の流体
バランサである。

【０００４】ところで、一般に回転体の振動応答は図５
の曲線ａに示すようになる。すなわち、危険速度と呼ば
れる回転数Ｎｃまでは振動の振幅は回転数の増大に応じ
て増大し、Ｎｃで最大になり、Ｎｃ以上の回転数では一
定の振幅に近づく。この回転体に従来の流体バランサを
用いたとすると曲線ｂのような振動応答を示す。たしか
に、危険速度Ｎｃ以上の回転数では、図５のｂのように
容器の図心Ｓが回転中心Ｏを挟んで不つりあい２４と反
対側に位置するようになり、振幅を小さくする方向に修
正が行われるが、しかし危険速度Ｎｃ以下では、かえっ
て振幅は大きくなってしまう。これは、危険速度Ｎｃ以
下の回転数では、回転中心Ｏに対して容器図心Ｓが不つ
りあい２４側に位置し、液体１４の厚い部分が不つりあ
い側に形成されることになり、かえって不つりあいを助
長するからである。危険速度Ｎｃを通過するに際して振
動の振幅が大きくなることは、回転体にとって好ましい
ことではなく、また、危険速度すら通過できなくなって
しまう。このように、従来の流体バランサは、危険速度
Ｎｃ以上の運転範囲での不つりあいを修正することはで
きても、全回転数範囲での不つりあいを低減することは
不可能であるという、本質的に重大な問題点をもってい
ることになる。

【０００５】また、この危険速度以下での振幅低減を達
成する手段として、危険速度以下の運転で回転中心に対
して不つりあい側に片寄る流体バランサの液体を、サイ
ホン作用により自動的に回転中心に対して反対側に流す
連結管２５を設けて、回転中心に対して回転体に存在す
る不つりあいと反対側に液体を片寄らせ不つりあいを消
去させるものがある。この種の従来技術には、例えば、
特開昭59−73066 号公報が挙げられる。

【０００６】しかし、この従来技術では図６に示すよう
に、回転体２３の回転中心を中心にして、回転体２３と
一体的に回転するように取付けられかつ内部にその内容
積よりは少ない量の液体を収容する円筒状の主容器１
１、この主容器１１の外局面か端面かまたはその両方に
固着され、主容器１１より小さい内容積を持つ少なくと
も一つの補助容器１１′と、一方端が補助容器１１′の
内部において開口し他方端が補助容器１１′取付け位置
とは反対側の主容器１１内の一定半径位置に開口してい
て主容器１１と補助容器１１′との間をそれぞれ液体１
４が移動可能に連結する連結管２５とを備えた構成とす
る必要があり、非常に複雑な構成となる問題がある。

【０００７】ところで、流体バランサのような液体が内
蔵された中空回転体には、危険速度以上の回転数で遷移
状態（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）にある場
合、自励振動が発生する回転数領域のあることが知られ
ている。この自励振動は、ほぼ系の固有振動数で振動
し、周方向隔壁がない容器構成ではその発生回転数範囲
は危険速度を越えその危険速度の２倍までの回転数と言
われている。その発生には、中空回転容器の形状，内蔵
流体の物理的特性，系の固有値，系の回転数などの要因
が関与することが判っている。従って、これら要因によ
っては、定格回転数内でこの自励振動が発生する問題が
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術での上記した問題点を解決し、停止時から共振回転
数通過までに至る回転数範囲で流体バランサの流体によ
る悪影響の小さい、その後は正規の流体バランサの役目
を果たす、簡便な流体バランサを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述したように、回転体
がその危険速度を通過する以前は不つり合いの存在する
方向に液体の偏心が生じることとなり、不つり合いを増
大させ、振動振幅の増大につながる。そこで、危険速度
を越えるまで内蔵液体の動きを規制し、危険速度を越え
てから流体バランサとしての機能を果たす構成とすれば
上記目的の達成が可能となる。上記目的を達成するため
に、回転体に働く遠心力による作用を利用する。

【００１０】上記の内蔵液体の動きを規制する目的で、
第一の特定回転数に至るまでバランスリング容器内の液
体の充満状態を保持し、その後は第一の特定回転数（洗
濯機の振動特性から決定される回転数）から第二の特定
回転数（洗濯機の振動特性から決定される回転数）に至
る間に一部の液を放出して流体バランサとしての最適液
量とし、第二の特定回転数以降はこの最適液量を保持す
る、手段として遠心力を利用する弁機構を有するもので
ある。

【００１１】ところで、流体バランサのような液体が内
蔵された中空回転体には、自励振動が発生する回転数領
域のあることが知られている。その発生回転数は、ある
精度で解析的に求めることが可能であり、また、液の自
由表面に発生する振動波を抑制すれば、自励振動発生回
転領域の変更や発生そのものを抑えることが可能であ
る。

【００１２】本発明では、中空回転体となるバランスリ
ング容器の内部を周方向に複数個に分割する周方向隔壁
を設けて、自励振動発生回転数を定格回転数より上に設
定し、回転体の定格回転数範囲内での安定化を図ってい
る。

【００１３】

【作用】図７から図１１までを用いて、本発明の構成要
素である弁機構の動きを中心に作用を説明する。図７は
流体バランサの弁機構部の部分縦断面図を示し、図７
(ａ)は静止状態から第一特定回転数ω１に至るまでを示
し、ばね反力Ｋ×１とピストンとチューブ間の摩擦力Ｆ
μの和が遠心力に勝り弁機構が初期状態を保ちバランス
リング容器の内部と外部を遮断している段階で、内蔵液
は容器室に充満した状態である。図７(ｂ)は第一特定回
転数を越え、遠心力により弁機構が働き、バランスリン
グ容器の内部と外部が連通し内蔵液が放出されている状
態である。図７(ｃ)は第二特定回転数ω２に至り、更な
る遠心力により弁機構が働き、バランスリング容器の内
部と外部が遮断され内蔵液の放出が止まっている状態で
ある。図７(ｄ)は回転数の減速中で遠心力が減少し、ば
ね力により弁機構が初期状態に復帰した状態である。

【００１４】図８は洗濯機稼働時の流体バランサの部分
縦断面図を示し、図８(ａ)(ｂ)は静止状態でバランスリ
ング内に内蔵液が充満するよう液の供給中を示し、図８
(ｃ)(ｄ)は静止状態から第一特定回転数に至るまでを示
し、内蔵液はバランスリング容器に滞留した状態であ
る。図８(ｅ)(ｆ)は第一特定回転数を越え、遠心力作用
により、通路を通じてバランスリング容器の内蔵液が容
器外に放出されている状態である。図８(ｇ)(ｈ)は第二
特定回転数となり、バランスリング容器に内蔵された液
体が流体バランサとしての機能を果たしている状態であ
る。図８(ｉ)(ｊ)は回転数の減速中でバランスリング容
器内の内蔵液が重力作用により容器下部に滞留し始めて
いる状態である。

【００１５】図９は、流体バランサ内の周方向隔壁の枚
数と自励振動発生回転数の関係を示す概略図で、数値解
析による一例であり、隔壁枚数の増加とともに自励振動
発生回転数が高速側に移ることが判る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２により
説明する。図１は一部展開断面図で示す側面図で、その
概略構成は、流体バランサ１と撹はん翼２を有する内槽
３と、この内槽を内包する外槽４、およびこの外槽を吊
り棒５を介して支持している外枠６からなる構成であ
る。洗濯時には撹はん翼２が、脱水時には内槽３が、モ
ータ７によりプーリ・ベルト系を介しクラッチ８をへて
回転駆動される。モータ７およびクラッチ８はセンタベ
ース９にボルトで固定され、また、センタベース９は外
槽４の底面にネジで固定されている。内槽３は、フラン
ジ１０を介してクラッチ８の軸に支持されている。

【００１７】この図では、本発明の主要素である流体バ
ランサと洗濯機の基本構成要素のみについて記載し、そ
の他の要素、例えば、パネルスイッチ等は省略し図示し
ていない。

【００１８】図２は流体バランサ１の一部断面を示す部
分正面図で、バランスリング容器１１は、容器上面に複
数の、供給圧によって容器内側に開口する、供給口１２
を有し、また複数の周方向隔壁１３とこの隔壁の回転中
心から外側および内側の位置に液１４を通過させるため
の開口部１５を備え、容器外周側に、ある特定回転数
で、内蔵液を放出する複数個（周方向隔壁と同数）の弁
機構１６を備えた構成となっている。

【００１９】容器１１内の内蔵液１４は、第一の特定回
転数（例えば、危険速度）を越えるまで隔壁１３で隔て
られ各室に充満した状態で一切の動きは封じられている
が、第一の特定回転数を越えた後、第二の特定回転数に
至るまで、遠心力により容器外壁に設けられている弁が
開き内蔵液の一部が容器外に放出される。この結果、第
二の特定回転数以降のバランスリング容器は部分的に液
体で満たされた中空回転容器となり、流体バランサとし
ての役割を果たすようになる。ここで、第二の特定回転
数は、容器内蔵最適液量から決まる液の放出量により決
定され、その決定要因には弁機構の単位時間の流量や第
一の回転数から第二の回転数に至る加速時間がある。

【００２０】また、図３は本実施例の弁機構を有する流
体バランサの断面図を示し、この弁機構はバランスリン
グ容器の外壁に容器内を周方向に複数個に分割された室
に各々一個、バランスリング容器の外壁に設けられた凸
部１７と孔１８を利用して取り付けられている。弁機構
はばね１９、このばねを介して容器の凸部に取り付けら
れるゴムなどの弾性体で製作されたチューブ２０、液を
通過させるための通路２１、およびこの通路を有するピ
ストン２２から構成される。凸部の形状は、端部にチュ
ーブの抜け止めのための折り返し突起を有するリング形
状である。チューブ取付は、凸部の上を覆っているチュ
ーブの上から凸部リング径より僅かに小さい径のばねを
圧入する、ワンタッチ作業である。また、ピストンの取
り付けは、ばね１９を通し、通路を形成する部分２２ｂ
を孔１８を通過させたチューブ２０内を通すだけのワン
タッチ作業である。尚、通路を形成する部分の端部付近
には抜け止めのための突起が設けられている。

【００２１】尚、本実施例では弁機構として、特定回転
数まで弁を閉じておく手段としてコイル形状ばねを採用
しているが、この形状に限定されるものでなく、その回
転数での遠心力作用による力に、匹敵する力を発生でき
る機構であれば上記目的は達成される。また、弁機構に
おいて、弁閉鎖時、液の漏れを防ぐためのシール機構を
有していても本来の目的を妨げるものではない。

【００２２】

【発明の効果】共振時は、流体バランサ内に内蔵液が充
満しているため、この分の慣性質量効果により、共振振
幅が低減される。共振振幅が小さくなり、流体バランサ
の適用範囲が広がる。その結果、回転体と静止側の隙間
を小さく設定可能となり、機器の小型化につながる。自
励振動の発生回転数が高回転数側に移動可能となる。そ
の結果、機器の定格回転数の高速化につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】取付状態を示す基本構成の側面の断面図。

【図２】基本構成の一部の断面図。

【図３】基本構成の断面図。

【図４】従来例の説明図。

【図５】図４の動作の説明図。

【図６】従来例の説明図。

【図７】本発明の弁機構の動きの説明図。

【図８】本発明の内蔵液体の動きの説明図。

【図９】本発明の隔壁枚数と自励振動発生回転数の関係
の説明図。

【符号の説明】

１…流体バランサ、２…撹はん翼、３…内槽、４…外
槽、５…吊り棒、６…外枠、７…モータ、８…クラッ
チ、９…センタベース、１０…フランジ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鹿森保茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所リビング機器事業部内 (72)発明者大杉寛茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所リビング機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バランスリング容器上面に少なくとも一個
の液体供給口と、バランスリング容器外周に回転数に応
じて開閉動作を行う複数個の液体放出用弁機構を備えた
ことを特徴とする全自動洗濯機。