JP2008157339A - バランシング装置及びこれを備える洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体と粘性流体とが収容されたバランシング装置において、レース内に収容された粘性流体及び転動体の急激な移動による異常振動の発生を抑制することができるバランシング装置及びこれを備えた洗濯機を提供する。
【解決手段】回転軸を中心に回転自在に取り付けられた回転体に備えられるバランシング装置４０において、前記回転軸と同心に設けられた環状形状でなるレース４１と、当該レース４１の内部に収容された転動体４２と、この転動体４２とともにレース４１内に収容された粘性流体と、を備え、レース４１の内周面には、この内周面から内方に向けて突出するとともにレース４１の長手方向に対して交差する方向に延びる突起部４１Ｃと、この突起部４１Ｃよりも一段大きく突出して転動体４２と突起部４１Ｃとの間に隙間が生じるように転動体４２を案内するガイド部４１Ｄと、が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、回転体が回転する際に生じる偏心状態、いわゆるアンバランスを打ち消すためのバランシング装置及びこれを備える洗濯機に関する。

アンバランスが発生する回転体としては、例えば洗濯機のスピンバスケットが挙げられる。洗濯機の脱水工程においては、スピンバスケット内にある洗濯物がスピンバスケットの内周に沿って不均一に配置されて前記アンバランスが発生する。この状態でスピンバスケットを高速回転した場合には、スピンバスケットの回転軸に偏った力が加わり大きな振動が発生する。

このようなアンバランスによる振動を防止するためのバランシング装置として、スピンバスケットと同心状に設けられた環状形状をなすレースと該レースの内部に対向アンバランスとしての液体が収容された、いわゆる液体バランシング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この液体バランシング装置においては、回転体が回転してアンバランスが発生した際に、アンバランスを打ち消すように液体が対向配置され、回転軸に偏った力が加わることを防止するものである。

ここで、バランシング装置において打ち消すことが可能な偏心量の大きさ（アンバランス重量）は、レース内に収容された液体の重量となるため、前述の液体バランシング装置では、アンバランス重量が大きくなると対応できなくなって振動を防止することができなくなってしまう。

そこで、レース内に比重の大きな金属等で構成されたボールを液体とともに収容したボールバランシング装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このボールバランシング装置においては、液体よりも比重の大きなボールをレース内に収容することにより、打ち消すことが可能なアンバランス重量を大きくすることができ、回転体の振動の発生を確実に防止できる。ここで、ボールバランシング装置では、ボールの移動を妨げることがないように、レースの内周面が平滑に形成されている。
特開２００５−３４９２０８号公報 特開平１０−４３４７２号公報

ところで、前述のようなバランシング装置においては、回転体が一定以上の回転数となった時点で液体及びボールが移動を開始することになる。ここで、ボールバランシング装置においては、前述のようにレースの内周面が平滑に形成されているので、液体の流動が促進されずに流動を開始する回転数が高くなり、これによりボールが移動を開始する回転数も高くなってしまう。高い回転数でボールが移動を開始する場合には、ボールが一気に動き出してアンバランスに対向するように配置されるため、ボールの移動時に、回転体に大きな振動が発生してしまう。

特に、回転軸が重力の方向に交差して略水平に配置された場合には、レース内の液体及びボールは重力の作用によって下方に位置しており、これら液体及びボールが移動を開始するには重力に対抗するだけの力が必要となり、液体及びボールが移動を開始する回転数がさらに高くなってしまう。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであって、転動体と粘性流体とが収容されたバランシング装置において、レース内に収容された転動体の急激な移動による異常振動の発生を抑制することができるバランシング装置及びこれを備えた洗濯機を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、回転軸を中心に回転自在に取り付けられた回転体に備えられるバランシング装置において、前記回転軸と同心に設けられた環状形状でなるレースと、当該レースの内部に収容された転動体と、この転動体とともに前記レース内に収容された粘性流体と、を備え、前記レースの内周面には、この内周面から内方に向けて突出するとともに前記レースの長手方向に対して交差する方向に延びる突起部と、この突起部よりも一段大きく突出して前記転動体と前記突起部との間に隙間が生じるように前記転動体を案内するガイド部と、が設けられていることを特徴としている。

この構成のバランシング装置においては、レースの内周面に、この内周面から内方に向けて突出するとともに前記レースの長手方向に対して交差する方向に延びる突起部が設けられているので、レース内に収容された粘性流体はこの突起部によってレースの長手方向に向けて押し出されてその流動が促進される。この粘性流体の流動に伴って転動体の移動も促進され、比較的低い回転数においてこれら粘性流体及び転動体の移動が開始される。これにより、転動体が一気に移動することがなくなり、異常振動の発生を防止できる。
また、レースの内周面に、突起部よりも一段大きく突出して前記転動体と前記突起部との間に隙間が生じるように前記転動体を案内するガイド部が設けられているので、突起部と転動体との衝突が防止され、転動体の移動がスムーズとなってアンバランスを確実に打ち消すことができるとともに、転動体及び突起部の破損を防止してこのバランシング装置の寿命延長を図ることが可能となる。

本発明によれば、突起部によって粘性流体の流動が促進されて転動体が低い回転数において移動を開始するので、転動体の急激な移動による異常振動の発生を防止できる。

以下に、本発明の第１の実施形態であるバランシング装置を、これを備えた洗濯機とともに添付した図面を参照にしながら説明する。
本発明の第１の実施形態であるバランシング装置４０を備えた洗濯機１０は、洗濯工程、脱水工程を行うことが可能なドラム式洗濯機である。この洗濯機１０は、図１に示すように、筐体１１と、筐体１１の内部に配置されたタブ１２と、タブ１２の内部に回転自在に設けられたスピンバスケット２０（回転体）と、このスピンバスケット２０を回転軸Ｌ回りに回転させるモータ３０とを備えている。

タブ１２は、有底円筒状をなしており、その中心軸が重力の方向に交差するように水平面と略平行に配置されて前方側（図１において右側）に開口部が配置されている。このタブ１２は、筐体１１内部において複数のバネ１３やダンパ１４によって支持されている。また、タブ１２の底面には、後述するスピンバスケット２０の主軸２４を支持する軸受１５が設けられている。

このタブ１２の内部に配置されたスピンバスケット２０は、円筒状の側面板２１とこの側面板２１の前後面にそれぞれ結合される前面板２２及び後面板２３とを有している。前面板２２には開口部が形成されており、スピンバスケット２０の内部に洗濯物を出し入れできるように構成されている。
また、後面板２３の後方側（図１において左側）には、スピンバスケット２０を回転軸Ｌ回りに回転可能とする主軸２４が設けられており、この主軸２４がタブ１２の軸受１５に軸支されている。これにより、スピンバスケット２０の回転軸Ｌとタブ１２の中心軸とが一致するように配置される。

側面板２１には、内周側に向けて突出したリフタ２１Ａが、周方向に等間隔で複数形成されている。このリフタ２１Ａはスピンバスケット２０の回転に伴って内部の洗濯物をかき上げるものである。
また、側面板２１には、スピンバスケット２０の内部とタブ１２とを連通する多数の通水孔２１Ｂが穿設されており、洗濯時にはタブ１２に注水された水をこの通水孔２１Ｂを通じてスピンバスケット２０内に供給し、脱水時には洗濯物から脱水された水をタブ１２へと排出する構成とされている。

モータ３０は、例えばＤＣモータ３０であって、主軸２４をその回転軸Ｌ回りに回転させる構成とされている。

そして、本実施形態であるバランシング装置４０は、スピンバスケット２０の前面板２２及び後面板２３にそれぞれ設けられている。このバランシング装置４０は、図２に示すように、スピンバスケット２０の回転軸Ｌを中心として同心状に形成された環状形状のレース４１と、このレース４１の内部に収容される複数のボール４２と、このボール４２とともに収容される粘性流体としてのシリコンオイル４３とを備えている。このレース４１は、その長手方向に沿ってスピンバスケット２０とともに回転され、レース４１の回転方向と長手方向とが一致するように構成されている。また、ボール４２は、比重が高い金属（例えば、鋼材）で形成されている。

レース４１は、図４及び図５に示すように断面概略矩形状をなしており、断面コの字状をなして底部と２つの側壁部とを有するレース本体４１Ａと、レース本体４１Ａの開口部を封止する蓋部４１Ｂとを備えている。そして、レース本体４１Ａの底部の内周面には、レース４１の内方に向けて突出してレース４１の長手方向に対して交差する方向に延びる突起部４１Ｃと、この突起部４１Ｃよりも一段大きく突出してボール４２と突起部４１Ｃとの間に隙間を生じるようにボール４２を案内するボールガイド部４１Ｄとが設けられている。

ここで、図３に、レース４１（レース本体４１Ａの底部）の内周面を展開した展開図を示す。レース４１の幅方向（図３において左右方向）中央部に周方向（図３において上下方向）に沿って延びるボールガイド部４１Ｄが設けられている。そして、このボールガイド部４１Ｄの側方に複数の突起部４１Ｃが周方向に間隔をあけて配設されて空隙部４１Ｅが画成されており、レース４１の幅方向両端部分には、突起部４１Ｃと空隙部４１Ｅとが周方向に交互に配置されている。

なお、本実施形態においては、ボールガイド部４１Ｄは、図４及び図５に示すように、レース４１の内周面から内方に向けて突出するとともに周方向に沿って延びる環状凸部とされている。

次に、バランシング装置４０のレース４１内に収容されたボール４２及びシリコンオイル４３の動作について説明する。
スピンバスケット２０の内部に洗濯物を投入してスピンバスケット２０を回転させると、スピンバスケット２０の内周面の一部に洗濯物Ｗが張り付くようにして配置される。これによりスピンバスケット２０にはアンバランスが発生することになる。

スピンバスケット２０の回転数が低い状態では、ボール４２及びシリコンオイル４３は、重力の作用によって下方に位置している。回転数が徐々に上昇していくと、空隙部４１Ｅ内に入り込んだシリコンオイル４３はレース４２の内周面から突出するとともにレース４１の長手方向に対して交差する方向に延びる突起部４１Ｃによって、レース４１の長手方向に沿って上方に向けてかき上げられる。これにより、シリコンオイル４３がレース４１内を流動し始めることになる。
さらに回転数が上昇すると、このシリコンオイル４３の流動に伴ってボール４２もレース４１内を移動し始める。そして、回転数がスピンバスケット２０の固有振動数を超えると、ボール４２及びシリコンオイル４３はアンバランスに対向するように自動的に配置される。

このような構成とされたバランシング装置４０によれば、レース４１の内周面に、レース４１の内方に向けて突出してレース４１の長手方向に対して交差する方向に延びる突起部４１Ｃが設けられており、この突起部４１Ｃによってレース４１内に収容されたシリコンオイル４３がかき上げられてその流動が促進されるので、比較的低い回転数でシリコンオイル４３の流動が開始される。このシリコンオイル４３の流動に伴ってボール４２も比較的低い回転数で移動を開始することになり、急激なボール４２の移動を抑制することができる。よって、低回転運転時における異常振動の発生を防止することができる。

また、レース４１内には、突起部４１Ｃよりも一段大きく突出してボール４２と突起部４１Ｃとの間に隙間を生じるようにボール４２を案内するボールガイド部４１Ｄとして、環状凸部が配設されているので、ボール４２の移動がスムーズに行われてバランシング装置４０の振動防止効果を確実に奏功せしめることができる。また、突起部４１Ｃとボール４２との衝突が防止され、これら突起部４１Ｃ及びボール４２の破損を防止でき、このバランシング装置４０の寿命延長を図ることができる。

さらに、このようなバランシング装置４０が備えられた洗濯機１０によれば、脱水工程時にスピンバスケット２０の内部に洗濯物が張り付いてアンバランスが発生しても、アンバランスを打ち消して定常的な振動を防止できる。また、脱水工程の初期段階における異常振動の発生を防止できる。

次に、本発明の第２の実施形態であるバランシング装置について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
このバランシング装置４０においても、第１の実施形態と同様に、環状形状をなすレース４１と、このレース４１内に収容されるボール４２及びシリコンオイル４３とを備えている。

第２の実施形態においては、図６に示すように、レース４１の内周面に形成された突起部４１Ｃの形状が異なっている。
このレース４１の幅方向（図６において左右方向）中央部には、周方向（図６において上下方向）に沿って延びるボールガイド部４１Ｄが設けられている。そして、このボールガイド部４１Ｄの側方に複数の突起部４１Ｃが周方向に間隔をあけて配設されている。なお、ボールガイド部４１Ｄの突出高さは、突起部４１Ｃよりも一段大きく設定されている。
ここで、この突起部４１Ｃは、レース４１の長手方向に対して交差する方向に延びてボールガイド部４１Ｄから幅方向両端に向かうにしたがいレース４１の回転方向Ｔ前方側に向かうように傾斜した羽根形状をなしている。この突起部４１Ｃが左右対称に配設されることで、突起部４１Ｃ及びボールガイド部４１Ｄはレース４１の回転方向Ｔ前方側に向けて広がるＶ字状を呈している。

このような構成とされたバランシング装置４０によれば、レース４１内に収容されたシリコンオイル４３をかき上げて流動を促進する突起部４１Ｃが羽根形状とされ、レース４１の回転方向Ｔ前方側に向けて広がるＶ字状を呈しているので、周方向に隣接する突起部４１Ｃ同士の間に画成された空隙部４１Ｅに入り込んでいるシリコンオイル４３を効率的に流動させることができ、低い回転数でシリコンオイル４３の流動を開始することが可能となる。これにより、ボール４２もさらに低い回転数で移動を開始することになり、急激なボール４２の移動を抑制することができ、低回転運転時における異常振動の発生を確実に防止することができる。

次に、本発明の第３の実施形態であるバランシング装置について説明する。なお、第１、第２の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第３の実施形態においては、図７から図９に示すように、レース４１の内周面に形成された突起部４１Ｃ及びボールガイド部４１Ｄの形状が異なっている。

詳述すると、ボールガイド部４１Ｄは、周方向において僅かな間隔で断続的に配設された複数の凸部４１Ｆによって構成されている。この凸部４１Ｆ同士の周方向の間隔は、収容されたボール４２の外径に対して十分小さくされており、ボール４２が入り込むことがないように構成されている。ここで、ボールガイド部４１Ｄをなす凸部４１Ｆの突出高さは、突起部４１Ｃよりも一段大きく設定されている。
そして、突起部４１Ｃは、この凸部４１Ｆの周方向長さ中央部からレース４１の幅方向両端に向けて延びるように、つまり、レース４１の長手方向に対して交差する方向に延びるように配設されている。

この第３の実施形態によれば、ボールガイド部４１Ｄを構成する凸部４１Ｆ同士の間に入り込んだシリコンオイル４３もこの凸部４１Ｆによってかき上げられるので、シリコンオイル４３の流動をさらに促進することができる。また、凸部４１Ｆ同士の間隔がボール４２の外径よりも十分小さくされているので、ボール４２の移動が妨げられることがなく、アンバランスに対向するようにボール４２がスムーズに移動してアンバランスを打ち消すことができる。また、このボールガイド部４１Ｄにより、ボール４２と突起部４１Ｃとの衝突を確実に防止できる。

次に、本発明の第４の実施形態であるバランシング装置について説明する。なお、第１〜第３の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第４の実施形態においては、図１０及び図１１に示すように、レース４１の内周面に形成された突起部４１Ｃ及びボールガイド部４１Ｄの形状が異なっている。

詳述すると、突起部４１Ｃは周方向において大きく間隔を開けて設けられており、ボールガイド部４１Ｄの周方向両端部は、ボール４２の移動を滑らかにするために周方向において徐々に高さが変化する傾斜面とされている。
そして、突起部４１Ｃは、このボールガイド部４１Ｄの周方向長さ中央部からレース４１の幅方向両端に向けて延びるように、つまり、レース４１の長手方向に対して交差する方向に延びるように配設されている。
ここで、ボールガイド部４１Ｄのうち少なくとも突起部４１Ｃが配設された部分の突出高さは、突起部４１Ｃよりも一段大きくなるように構成されている。

この第４の実施形態によれば、ボールガイド部４１Ｄ及び突起部４１Ｃが周方向に大きく間隔をあけて配設されているので、レース４１の内周面に突出する部分が少なくなり、ボール４２の移動がスムーズに行われてバランシング装置４０による振動抑制効果を確実に奏功せしめることができる。また、ボールガイド部４１Ｄの周方向両端部が傾斜面とされるとともに、ボールガイド部４１Ｄのうち少なくとも突起部４１Ｃが配設された部分の突出高さが突起部４１Ｃよりも一段大きくなるように構成されているので、ボール４２がボールガイド部４１Ｄに沿って移動することで突起部４１Ｃとの衝突を確実に防止できる。

以上、本発明の実施形態である洗濯機について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
このバランシング装置を備えるものとしては、実施形態で例示した洗濯機に限定されることはなく、遠心分離機、天井ファン等の他の産業機器や民生品であっても良い。
また、スピンバスケットの回転軸が略水平に配置されたドラム式の洗濯機として説明したが、これに限定されることはなく、スピンバスケットの回転軸が垂直に配置された洗濯機であってもよい。

さらに、突起部やボールガイド部を、レース本体の底部に形成したものとして説明したが、突起部及びボールガイド部は、蓋部、側壁部、底部の内周面の少なくとも１つに設けられていればよい。
また、レースを、断面概略矩形状をなすものとして説明したが、断面円形等の他の形状であってもよい。また、断面コの字状をなすレース本体と蓋部とを有するものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば断面半円状をなすものを２つ合わせたものであってもよい。

また、ガイド部や突起部の形状及び個数は、実施形態に限定されることはなく、レースの大きさや形状、内部に収容される粘性流体、転動体の形状等を考慮して適宜設定することが好ましい。
さらに、レース内に収容される粘性流体としてシリコンオイルを用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、水や他のオイルなどを用いてもよい。ただし、シリコンオイルは温度による粘性変動が小さく、寒冷地や高温環境下でも良好に流動するので、レース内に収容する粘性流体として好適である。

本発明の第１の実施形態であるバランシング装置を備えた洗濯機の断面模式図である。 本発明の第１の実施形態であるバランシング装置の断面概略図である。 図２に示すバランシング装置のレース内周面の展開図である。 図３におけるＸ−Ｘ断面図である。 図３におけるＹ−Ｙ断面図である。 本発明の第２の実施形態であるバランシング装置のレース内周面の展開図である。 本発明の第３の実施形態であるバランシング装置のレース内周面の展開図である。 図７におけるＸ−Ｘ断面図である。 図７におけるＹ−Ｙ断面図である。 本発明の第４の実施形態であるバランシング装置のレース内周面の展開図である。 図１０におけるＺ−Ｚ断面図である。

符号の説明

１０ 洗濯機
２０ スピンバスケット
４０ バランシング装置
４１ レース
４１Ｃ 突起部
４１Ｄ ボールガイド部（ガイド部）
４２ ボール（転動体）
４３ シリコンオイル（粘性流体）

Claims (2)

1. 回転軸を中心に回転自在に取り付けられた回転体に備えられるバランシング装置において、
   前記回転軸と同心に設けられた環状形状でなるレースと、当該レースの内部に収容された転動体と、この転動体とともに前記レース内に収容された粘性流体と、を備え、
   前記レースの内周面には、この内周面から内方に向けて突出するとともに前記レースの長手方向に対して交差する方向に延びる突起部と、この突起部よりも一段大きく突出して前記転動体と前記突起部との間に隙間が生じるように前記転動体を案内するガイド部と、が設けられている
   ことを特徴とするバランシング装置。
2. 請求項１に記載のバランシング装置を備え、
   前記回転体は、洗濯物を収容するための内部空間を有し、かつ前記回転軸を中心に回転自在に取り付けられたスピンバスケットである
   ことを特徴とする洗濯機。

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