JPH0731789A

JPH0731789A - 全自動洗濯機

Info

Publication number: JPH0731789A
Application number: JP5183007A
Authority: JP
Inventors: Masahito Shindo; 雅人真道
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1993-07-23
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【目的】脱水初期時から脱水完了時まで効率よく振動
を抑える。【構成】洗濯兼脱水槽となる内槽５と、内槽５の外側
に配置された外槽３とを有し、前記外槽３を、シリンダ
３３及びシリンダ室４１を形成する上下動可能なピスト
ン３７と、シリンダ室４１内の圧縮に対して反力を与え
る付勢ばね３５とから成るサスペンション９により支持
した全自動洗濯機において、前記外槽３に、前記シリン
ダ室４１と連通し合う連通口４９を有し前記シリンダ室
４１内のエアを外へ逃がすエア逃し室４７と、脱水時の
振動振幅の大きさに対応してエア逃し室４７に沿って、
スライド移動し、エア逃し室４７の連通口４９を開閉制
御する作動子５５とから成るサスペンション制御装置４
５を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は脱水初期から完了時ま
で効率よく振動が押えられるようにした全自動洗濯機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、全自動洗濯機にあっては、内側
に洗濯兼脱水槽となる内槽が配置された外槽を、サスペ
ンションによって懸垂支持し、脱水時の振動エネルギー
を前記サスペンションによって吸収するようになってい
る。

【０００３】サスペンションの概要は、図１２に示すよ
うに脱水槽側に支持されたシリンダ１０１内に、圧縮に
対し反力を与える金属ばね１０３と、その金属ばね１０
３を支えるとともにシリンダ１０１内にシリンダ室１０
４を形成するピストン１０５とからなっている。ピスト
ン１０５は洗濯機本体側に支持された吊り棒１０７に装
着支持され、吊り棒１０７と一緒に移動する。金属ばね
１０３が洗濯兼脱水槽の振動により圧縮されると、ピス
トン１０５は上方へ移動し、この時４種類の力が発生す
る。

【０００４】(a) 金属ばね１０３が圧縮されて生じる金
属ばね反力（ばね定数ｋ_m）。

【０００５】(b) ピストン１０５とシリンダ１０１間の
空気が圧縮されて生じる空気ばね反力（ばね定数
ｋ_a）。

【０００６】(c) シリンダ１０１と吊り棒１０７の隙間
や、ピストン１０５やシリンダ１０１壁面に設けられた
小孔１０９からの空気の流出（矢印）にともなう粘性ま
たは圧力損失による減衰力（等価粘性減衰係数ｃ_a）。

【０００７】(d) ピストン１０５の外周部とシリンダ１
０１の内壁との摩擦による摩擦力（等価粘性減衰係数ｃ
_f）。

【０００８】また、全自動洗濯機は、脱水運転時に洗濯
物の偏りにより外槽が振れ回るが、簡単のため１自由度
にて考えると、横方向の振動振幅Ｘは、

【数１】ここで、ｎ＝ｃ／２ｍｍ_u：洗濯物の偏り質量ｍ：振動系の質量ｋ：ばね定数（＝ｋ_m＋ｋ_a）ｃ：減衰係数（＝ｃ_a＋ｃ_f）ｒ：振れ回り中心からアンバランスまでの距離 ω ：脱水槽回転数 ω_n：共振周波数（＝（ｋ／ｍ）^1/2） δ ：位相角と表される。また、洗濯機の外箱への伝達力ＦはＦ＝ｘ｛ｋ²＋（ｃω）²｝^1/2 で表される。

【０００９】洗濯機の振動系としては振動振幅ｘと外箱
への伝達力Ｆの両方を小さくすることが要求されるが、
そのために減衰係数ｃ、ばね定数ｋは式（１）および
（２）から回転数ωに対し、表１のように設定する必要
がある。

【００１０】

【表１】すなわち、減衰係数ｃは、脱水槽の回転数ωが振動系の
固有振動ω_nと等しいか、その近傍の値である時は大き
い方が良く、脱水槽の回転数ωが振動系の固有振動数ω
_nよりも十分大きい時には小さい方が良い。また、ばね
定数ｋは、脱水槽の回転数によらず小さい方が良い。

【００１１】さらに、６自由度にて振動解析を行い、脱
水槽の回転開始時から、定常回転までの外箱への伝達力
を求めると図１３，１４のようになる。回転開始直後の
極大値Ｆｔと定常回転時の伝達力Ｆｓを図１３，１４の
ように定義し、減衰係数を変化させ、伝達力を求める
と、図１５のようになり、表１に示した減衰係数の傾向
と一致する。

【００１２】一方、前述した従来のサスペンションのば
ね定数および減衰係数は脱水槽の回転数により、一般的
に図１６〜図１８のごとく変化する（金属ばね定数ｋ_m
は明らかに一定なので省略）。

【００１３】ばね定数ｋ＝ｋ_m＋ｋ_aについて述べる
と、金属ばね定数ｋ_mを小さくすると良いが、あまり小
さすぎると、大きな振幅が生じた場合、ばねが密着し、
ばねとして働かなくなる可能性があるため、必要最低限
の値は確保しなければならない。空気ばね定数ｋ_aは図
１６からわかるように、低回転数時ではよいが脱水槽の
回転数とともに増加するので高回転数時（定常回転数
時）においては望ましい傾向ではない。またこの時の空
気ばね定数ｋ_aが小さくなるように設計すると空気ばね
定数ｋ_aは空気による減衰係数ｃ_aと互いに関連してい
るために、固有振動数時の空気による減衰係数ｃ_aが小
さくなるなどの不都合が生じる。減衰係数ｃ＝ｃ_a＋ｃ
_fについては、図１７、図１８を表１と比較すると、傾
向として望ましい方向にあるが、ω＝ω_aのときの空気
による減衰係数ｃ_aまたは摩擦力による減衰係数ｃ_fが
さらに大きくなるよう設計して一層の低振動化を図ろう
とすると、高回転数時の各減衰係数ｃ_a，ｃ_fも大きく
なるか、または、前述のように空気ばね定数ｋ_aと空気
による減衰係数ｃ_aとが互いに関連しているために、高
回転時の空気ばね定数ｋ_aの増加が大きくなる。

【００１４】以上のように、従来のサスペンションにお
いては、脱水槽の回転数により、ばね定数、減衰係数は
必ずしも前述した振動系として望ましい傾向とは異な
る。

【００１５】このため、実際には固有振動数時と高回転
数時の双方に妥協できるばね定数と減衰係数が得られる
ような構造となっている。つまり、いずれの場合にも最
適とはなり得ないため低振動化に対して妨げになってい
た。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
脱水初期時から脱水完了時まで効率よく振動が抑えられ
るようにした全自動洗濯機を提供することを目的として
いる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、洗濯兼脱水槽となる内槽と、内槽の外
側に配置された外槽とを有し、前記外槽を、シリンダ及
びシリンダ室を形成する上下動可能なピストンと、シリ
ンダ室内の圧縮に対して反力を与える付勢ばねとから成
るサスペンションにより支持した全自動洗濯機におい
て、前記外槽に、シリンダとピストンとで形成されたシ
リンダ室と連通し合う連通口を有し前記シリンダ室内の
エアを外へ逃がすエア逃し室と、脱水時の振動振幅の大
きさに対応してエア逃し室に沿って、スライド移動し、
エア逃し室の連通口を開閉制御する作動子とから成るサ
スペンション制御装置を設けてある。

【００１８】そして、好ましい実施態様としてサスペン
ション制御装置を外槽の上方に設ける。あるいは、脱水
工程時の振動振幅が最小になった時、連通口を全閉して
いる作動子をゆっくり復帰移動させる作動子移動制御手
段を備えるようにする。

【００１９】

【作用】かかる全自動洗濯機によれば、脱水運転時に発
生する振動は、サスペンションによって吸収される。

【００２０】この場合、振幅が大きくなる脱水初期時に
あっては、サスペンション制御装置が働き、シリンダ室
内のエアを逃がす連通口を、上方へスライド移動する作
動子によって閉塞する。この時、外槽の上方に位置する
作動子は、上方へ確実に作動する遠心力が与えられ、円
滑にスライド移動すると共に、密閉されたシリンダ室に
よって、サスペンションのばね定数、減衰係数等は大き
な値となり、振動をすみやかに吸収する。

【００２１】次に、高速回転域に入り振幅が小さくなる
脱水時にあっては、サスペンション制御装置が働き、下
降移動する作動子によって、連通口を開口する。したが
って、サスペンションのばね定数、減衰係数等は小さな
値となり、付勢ばねのばね定数と摩擦力による減衰係数
とで振動を吸収するようになる。これら一連の動作にお
いて、作動子移動制御手段が働くと、固有振動数近傍に
おける作動子の最適な開閉動作が得られるようになる。

【００２２】

【実施例】以下、第１図乃至第１１図の図面を参照しな
がらこの発明の一実施例を詳細に説明する。

【００２３】図中１は自動洗濯機の外箱となる洗濯機本
体を示しており、内部には水槽となる外槽３と洗濯兼脱
水槽となる内槽５が設けられ、外側の外槽３は、四箇所
の吊り棒７と、吊り棒７に連繋されたサスペンション９
を介して吊設支持されている。

【００２４】外槽３の底部には排水ホース１１が接続さ
れた配水管１３が設けられ、配水管１３には開閉可能な
排水弁１５が設けられている。

【００２５】一方、内槽５の上部にはバランサ１７が、
底部となる下部にはパルセータ１９がそれぞれ設けら
れ、パルセータ１９は第２伝動軸と共に二重軸を形成す
る第１伝導軸２１に固着されている。内槽５の底部は、
リング状の制動面を備えた第２伝導軸２３のフランジ２
５に結合支持され、Ｖベルト２７を介して入力される駆
動モータＭからの駆動力は、クラッチ２９を切換えるこ
とで前記第１、第２伝導軸２１，２３にそれぞれ伝達さ
れる。したがって、第１伝達軸２１に駆動力が伝達され
ることで、パルセータ１９の回転が可能となり、第２伝
導軸２３に駆動力が伝達されることで内槽５の回転が可
能となっている。

【００２６】サスペンション９は、シリンダ３３内に、
付勢ばね３５と、ピストン３７が配置され、シリンダ３
３は、前記外槽３にブラケット３９を介して固定支持さ
れている。ピストン３７の外周面はふっそ系樹脂により
表面処理され、滑動面が確保されている。

【００２７】ピストン３７は、前記シリンダ３３内に嵌
挿された吊り棒７の下端に固着されることで、上方にシ
リンダ室４１が形成されるようになっている。

【００２８】付勢ばね３５は、前記シリンダ室４１内に
セットされ、シリンダ３３内の吊り棒７に介装されると
共に付勢ばね３５の一端はピストン３７に、他端はシリ
ンダ３３の天井面にそれぞれ接触作用し、シリンダ室４
１の圧縮に対して反力を与えるよう機能する。

【００２９】シリンダ室４１は、ピストン３７の上下動
に対応して空気が出入りする出入口４３を有し、パイプ
４４を介してサスペンション制御装置４５を構成するエ
ア逃し室４７の連通口４９と接続連通している。

【００３０】サスペンション制御装置４５は、エア逃し
室４７と作動子５５とから成り、図５に示す如くサスペ
ンション９と１対１の関係で設けるようにしたり、ある
いは、図６に示す如く各サスペンション９に対し２箇所
のサスペンション制御装置４５で対応してもよい。この
実施例の場合にはコストの低減が図れるようになる。

【００３１】エア逃し室４７は外槽３の上方に配置され
ると共に上下に長い円筒状に形成されている。エア逃し
室４７には、上部と下部に排出口５１，５３が、また、
側部には前記連通口４９がそれぞれ設けられると共にエ
ア逃し室４７に沿って上下にスライド移動可能な作動子
５５が組入れられている。

【００３２】作動子５５は、所定の重量を有する円柱状
に形成され、通常は自重により、下部の排出口５３を閉
塞し、振幅時の遠心力の作用により振り出されることで
上部の排出口５１に当接するまで上昇し、前記連通口４
９を閉塞する開閉弁として機能するようになっている。

【００３３】この場合、作動子５５を、作動子移動制御
手段５７によって上昇し易く、しかも、ゆっくり落下す
るよう作動制御することで、固有振動数近傍における動
作の信頼性を高められる。

【００３４】即ち、図９から図１１に示すように、エア
逃し室４７の排出口を上部排出口５１のみとする一方、
エア逃し室４７より小径として内壁面との間に隙間Ｄが
作られる作動子５５内に、エア通路口５９を開閉する弁
体６１を設ける。

【００３５】弁体６１は、複数の貫通孔６３を有し、作
動子５５が上昇する時の上昇圧または下降する時の下降
圧によって上下動するよう比較的軽い材質で作られると
共に役部６５によって支持されている。

【００３６】したがって、脱水初期時に作動子５５に振
幅による遠心力が与えられることで、図１０に示すよう
にエア通路口５９は開となり、エアは作動子５５内を通
り抜けるため、作動子５５の迅速な上昇が得られる。ま
た、遠心力がなくなると図１１に示すようにエア通路口
５９は弁体６１によって閉となるため、エアは抵抗の大
きい隙間Ｄを通る流れとなり、急速に落下することな
く、ゆっくり下降し、連通口４９の全閉状態をしばらく
維持するような下降状態が得られる。

【００３７】一方、開閉弁として機能する作動子５５
は、エア逃し室４７の内部に必ずしも配置される必要は
なく、図７及び図８に示すようにエア逃し室４７の外に
設けてもよい。

【００３８】即ち、エア逃し室４７を、上部が閉塞され
た上下に長いスリーブ状に形成し、エア逃し室４７の下
部に、サスペンション９のシリンダ室４１と連通し合う
パイプ５２を直接接続する。そして、エア逃し室４７の
側部に設けられた連通口４９を外部へ開放する。一方、
スリーブ状に形成されたエア逃し室４７の外周面に沿っ
てスライド自在に作動子５５を嵌挿するもので、作動子
５５が図８の如く最上昇した時に、シリンダ室４１内の
エアを外へ逃す連通口４９を閉塞する構造となってい
る。

【００３９】このように構成された全自動洗濯機によれ
ば、脱水運転時に発生する振動は、サスペンション９に
よって吸収される。この時、内槽５の回転数が上昇し、
固有振動数に近くなると、図４に示すように外槽３の振
動振幅が大きくなり、下方の支持点Ｏを中心とする振動
モード（頭振り）になるため、振動角振幅をθ₀とする
と作動子５５に、上方へ向かう遠心力（簡単のため外槽
３の振動が同一平面内で行われる場合を例にとると）ｍ
ｌ（θ₀ω sinωｔ）²が生じ、やがて作動子５５にか
かる重力ｍｇ＜ｍｌ（θ₀ω）²となると作動子５５
は、上方へ向って上昇を始める。ωｔ＝０またはπの時
は遠心力は働かないが、そのあいだは作動子５５を内壁
面４７ａに押しつける慣性力が働き、作動子５５はその
位置に維持される。したがって、遠心力と慣性力を交互
に受けながら作動子５５は上昇してゆく。作動子５５が
一旦上昇を始めると、ｌは長くなるので遠心力はますま
す増大して上昇し易く落下しにくい状態になり、やがて
作動子５５はエア逃し室４７の上部に到達する。

【００４０】この時、連通口４９は作動子５５によって
閉鎖され、シリンダ室４１内のエアはシリンダ１０１と
吊り棒１０７の隙間や、ピストン１０５やシリンダ１０
１壁面に設けられた小孔１０９から流出入を行う。した
がって、固有振動数近傍におけるサスペンション９の減
衰係数は大きな値となり、振動をすみやかに吸収するよ
うになる。

【００４１】一方、回転数がさらに上昇し、安定した高
速回転域に入ると、固有振動数を通過して外槽３の振幅
は小さくなるとともに、主に外槽３下端部を振るモード
（腰振り）になるため、上方へ向かって働く遠心力が弱
くなり、作動子５５は自重で下方へ落下する。この時、
連通口４９は開口状態となるため、シリンダ室４１のエ
アはエア逃し室４７を介して大気中に放出されるため、
空気抵抗およびシリンダ室４１内の圧力は小さくなり、
空気ばね定数および空気の減衰係数は非常に小さな値と
なる。したがって、サスペンション９は、高速回転時の
ばね定数と減衰係数はそれぞれ付勢ばね３５のばね定数
と摩擦力による減衰係数のみにより、小さい振幅の振動
を確実に吸収するようになる。

【００４２】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、サスペンション制御装置によって、内槽の回転数が
振動系の固有振動数近傍にある時、シリンダ室内のエア
の逃げを遮断することができるため、減衰係数は大きな
値となり、洗濯物のアンバランスによる脱水初期時の振
幅の大きな振動をすみやかに吸収する。また振幅の小さ
い高速回転域に入るとシリンダ室内のエアを逃がすこと
ができるため、空気ばね定数、空気の減衰係数は従来に
比べ非常に小さな値となり、振幅の小さな振動を確実に
吸収し、脱水工程時の振動を効率よく吸収することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】サスペンションとサスペンション制御装置を示
した要部の拡大断面図。

【図２】本発明を実施した洗濯機全体の概要説明図。

【図３】作動子が下降した状態の動作図。

【図４】作動子が上昇した状態の動作図。

【図５】サスペンションとサスペンション制御装置の配
置例を示した説明図。

【図６】サスペンションとサスペンション制御装置の配
置の変形例を示した説明図。

【図７】サスペンション制御装置の変形例を示した図３
と同様の動作図。

【図８】サスペンション制御装置の変形例を示した図４
と同様の動作図。

【図９】作動子移動制御手段を示した説明図。

【図１０】作動子移動制御手段の動作説明図。

【図１１】作動子移動制御手段の動作説明図。

【図１２】従来のサスペンションを示した概要説明図。

【図１３】脱水運転開始時からの外箱への伝達力を示し
た減衰係数が小さい場合の説明図。

【図１４】脱水運転開始時からの外箱への伝達力を示し
た減衰係数が大きい場合の説明図。

【図１５】減衰係数と外箱への伝達力を示した特性図。

【図１６】洗濯兼脱水槽の回転数による空気のばね定数
の変化を示した特性図。

【図１７】洗濯兼脱水槽の回転数による空気の減衰係数
の変化を示した特性図。

【図１８】洗濯兼脱水槽の回転数による摩擦減衰の変化
を示した特性図。

【符号の説明】

３外槽５内槽９サスペンション３３シリンダ３５付勢ばね３７ピストン４１シリンダ室４５サスペンション制御装置４７エア逃し室４９連通口５５作動子５７作動子移動制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗濯兼脱水槽となる内槽と、内槽の外側
に配置された外槽とを有し、前記外槽を、シリンダ及び
シリンダ室を形成する上下動可能なピストンと、シリン
ダ室内の圧縮に対して反力を与える付勢ばねとから成る
サスペンションにより支持した全自動洗濯機において、
前記外槽に、シリンダとピストンとで形成されたシリン
ダ室と連通し合う連通口を有し前記シリンダ室内のエア
を外へ逃がすエア逃し室と、脱水時の振動振幅の大きさ
に対応してエア逃し室に沿って、スライド移動し、エア
逃し室の連通口を開閉制御する作動子とから成るサスペ
ンション制御装置を設けたことを特徴とする全自動洗濯
機。
【請求項２】サスペンション制御装置を外槽の上方に
設けたことを特徴とする請求項１記載の全自動洗濯機。
【請求項３】脱水工程時の振動振幅が最小になった
時、連通口を全閉している作動子をゆっくり復帰移動さ
せる作動子移動制御手段を備えていることを特徴とする
請求項１記載の全自動洗濯機。