JP2014033749A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

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Abstract

【課題】運転時の振動を抑制しつつ、脱水時間の長期化を防いだドラム式洗濯機を提供する。
【解決手段】外槽の上部を前後方向に支持する二組の懸架手段を有するドラム式洗濯機において、第一の懸架手段は前記外槽を前方かつ上方へ向けて懸架し、前記第一の懸架手段のうち前記外枠との接続部は前記ドラムの前端の面よりも後方に位置し、第二の懸架手段は前記外槽を後方かつ上方へ向けて懸架し、前記第二の懸架手段のうち前記外枠との接続部は前記ドラムの後端の面よりも前方に位置し、前記第二の懸架手段のうち前記外槽との接続部は、前記第一の懸架手段のうち前記外槽との接続部よりも後方に位置させる。
【選択図】図8

Description

本発明は,ドラムを内包する外槽を少なくとも懸架手段を備えた防振装置により外枠に支持した構成のドラム式洗濯機に関する。
図1に従来のドラム式洗濯機の構造の一例を示す。図1(a)は従来のドラム式洗濯機を右側面から見た断面模式図であり、図1(b)は鉛直方向の上から見た時の断面模式図である。
従来のドラム式洗濯機は、外枠201の前面に開口する衣類投入口を有し、ドア202によって開口部の開閉を行う。水を貯める外槽203の前方には開口部があり、外枠201前方の開口部とゴム製のパッキンであるベローズ203aで接続されており、外槽203内を水封している。外槽203は下部を一対のサスペンション204で支持されており、サスペンション204はバネ204aとダンパ204bで構成される。また、外槽203上部は前後方向に一対の懸架手段205で支持されており、前後方向に倒れるのを防止している。このように、外槽203は下部、前方、上部をそれぞれ外枠201に弾性支持されている。図中に破線で示すドラム206は外槽203内に回転自由に接続され、外槽203の背面に設置されているモータ207にシャフトを介して接続されている。図中の一点鎖線はドラム206の回転軸を示す。また,図中に懸架手段205により懸架される外槽203やドラム206、モータ207などによって構成される被懸架部である振動部の重心Gを示す。
ドラム206内に衣類や水が投入されると、サスペンション204が縮み、外槽203が沈み込む。この時、衣類と水の重心は外槽203やドラム206で構成される振動部の重心Gと異なる位置にあるため、外槽203が前後方向に倒れる可能性がある。そこで、特許文献1に記載の構造を前述した一例であるドラム式洗濯機に当てはめると、外槽203の第一の懸架手段205aで前方を前方上部に懸架し、外槽203の後方を第二の懸架手段205bで後方上部に懸架する懸架手段205を有する構造である。これによりドラム内に衣類と水が投入された場合でも、外槽が前後方向に倒れるのを抑制する事が可能である。
図2にドラム式洗濯機のように、回転軸に対する不釣り合いによって発生する遠心力が加振力となる場合の、一般的な振動変位と伝達力の関係を示す。図2(a)が回転速度と振動変位の関係を示し、図2(b)が回転速度と伝達力の関係を示す。バネ定数が大きくなると、振動系の剛性が高くなるため、共振回転速度が大きくなる。また、遠心力は回転速度の2乗に比例するため、共振回転速度が高い程、その時の加振力も大きくなる。図2(a)に示すように、回転速度の上昇に伴い徐々に変位が増大していき、共振時に最大となり、その後徐々に低下する。バネ定数が大きいと、回転速度が共振回転速度よりも低い場合は、バネ定数が小さい場合に比べ、振動変位が小さくなる。しかし、共振回転速度付近もしくはそれよりも高い場合は、バネ定数が大きい程振動変位が大きくなる。特に、振動変位の最大値は、バネ定数が大きい程大きい。同様に、図2(b)に示す伝達力においても、バネ定数が大きい程、伝達力の最大値が大きくなる。このように、振動部を支えるバネはバネ定数が小さい程、振動変位や伝達力を低減することができる。
また、特許文献2に記載の構造を前述した一例であるドラム式洗濯機に当てはめると、図3の内部構造を見えるようにした右側面模式図のような構造となる。このような構造とすることで、特許文献1のように外槽203の前後方向への倒れを防止する事ができる。さらに、外枠201への接続位置を第一の懸架手段305aと第二の懸架手段305bを近くに配置する事が可能になるため,外枠201側の接続に必要なスペースを小さくすることができる。
特開2006−136448号公報 特開2008−200189号公報
ドラム式洗濯機では、脱水を行う回転速度まで上昇する過程で、複数の振動モードの共振が発生する。そこで、図4にドラム式洗濯機の振動の様子の一例を示す。図4(a)は右側面から見た時の断面模式図であり、外槽203がサスペンション204との締結部を通り、紙面に垂直な軸を中心とした回転振動を示す。また、図4(b)は鉛直方向の上から見た時の断面模式図であり、重心Gを通り紙面に略垂直な軸を中心とした回転振動を示す。
ここで、特許文献1に記載の懸架手段を組み込んだドラム式洗濯機において、図4(a)に示す振動が発生した場合の外槽203と懸架手段205の位置関係を図5に示す。図中に示す点線は、上方向に外槽203が振動した時の位置を示す。外槽203はサスペンション204との接続位置付近を中心として紙面に垂直な軸周りに振動するため、外槽203の前方は上方向に振動する。この時、外槽203の前方上部の上下変位は外槽の前後方向の中心付近の上下振動より大きくなる。従って、図5に示すように、外槽203と懸架手段205が干渉する。このような干渉が発生すると、振動した時に許容することができる振動変位が小さなり、許容する事が出来る衣類の片寄りの大きさが低下する。許容できる衣類の片寄りの大きさが小さくなると、脱水起動をやり直す確率が高くなり、脱水時間の延長などを引き起こすため望ましくない。
一方、特許文献2に示されている支持方法を図6に示す。図6は鉛直方向の上から見た時の模式図であり、図6(a)は静止時を示し、図6(b)は振動時を示している。図6(b)の点線は振動発生時の外槽203の位置を示す。特許文献2では、第一の懸架手段305aによって外槽203の前方を後方上部に懸架し、第二の懸架手段305bによって外槽203の後方を前方上部に懸架している。特許文献2のように側面から見て第一の懸架手段と第二の懸架手段がハの字(逆Vの字)となるように支持する場合、第一の懸架手段もしくは第二の懸架手段の外槽に接続する端の少なくとも一方が、振動の回転中心から遠くなる。回転方向のバネ定数は回転中心からの距離に比例するため、回転中心から遠い位置を支持すると、共振時の振動変位が増加する。さらに、回転中心から遠い位置は変位も大きいため、その位置を支持することで伝達力が大きくなる。
このように、特許文献1のように外枠201の前パネルおよび後パネルに懸架手段の一端を接続すると、許容できる衣類の片寄り量が低下する一方、特許文献2のように外槽203の前後方向の端を支持すると、共振時の振動変位の増加や外枠への伝達力の増加が生じる。
本発明の目的は、運転時の振動を抑制しつつ、脱水時間の長期化を防いだドラム式洗濯機を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明は、前方に開口部を有する外枠と、該外枠内に配置される外槽と、該外槽内に回転可能に配置されるドラムと、該ドラムを回転駆動する駆動機構と、前記外槽を前記外枠に弾性支持し,前記外槽の振動を抑制する減衰機構と、前記外槽の上部を前後方向に支持する少なくとも二組の懸架手段を有するドラム式洗濯機において、第一の懸架手段は前記外槽を前方かつ上方へ向けて懸架し、前記第一の懸架手段のうち前記外枠との接続部は前記ドラムの前端の面よりも後方に位置し、第二の懸架手段は前記外槽を後方かつ上方へ向けて懸架し、前記第二の懸架手段のうち前記外枠との接続部は前記ドラムの後端の面よりも前方に位置し、前記第二の懸架手段のうち前記外槽との接続部は、前記第一の懸架手段のうち前記外槽との接続部よりも後方に位置する。
本発明によれば、懸架手段は外槽における振動変位の小さい部分を支持する事になり、前後方向の倒れを防止するとともに、外枠への伝達力が低減される。さらに、外槽が振動した際に、外槽と懸架手段とが干渉することがなくなるため、外槽と他の部材の距離を大きくすることが可能となる。従って、許容する事ができる衣類の片寄りの大きさが大きくなるため、衣類の片寄りが大きいことによって起動のやり直しをする確率が小さくなる。
従来のドラム式洗濯機の内部構造を示す模式図である。 加振力が遠心力である場合の変位と回転速度,伝達力と回転速度の関係を示す模式図である。 特許文献2に記載のドラム式洗濯機の内部構造を示す右側面模式図である。 従来のドラム式洗濯機の振動モードの一例を示す模式図である。 従来のドラム式洗濯機の上下方向の振動モードの一例を示す模式図である。 従来のドラム式洗濯機の左右方向の振動モードの一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態のドラム式洗濯乾燥機の外観斜視図である。 図7に示すドラム式洗濯機の内部構造を示す右側面中央断面の模式図である。 図7に示すドラム式洗濯機の内部構造を示す右側面の模式図である。 本発明の一実施形態のドラム式洗濯機における上下方向の振動モードの一例を示す模式図である。 本発明の別の実施形態のドラム式洗濯機における左右方向の振動モードの一例を示す模式図である。 本発明の別の実施形態のドラム式洗濯機における懸架手段の外槽側の接続方法を示すために上部を拡大した模式図である。 本発明の別の実施形態のドラム式洗濯機における懸架手段の外枠側の接続方法を示すために上部を拡大した模式図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図7は本実施形態に関わるドラム式洗濯乾燥機の外観図である。図8は内部構造を示すための右側面中央断面の模式図であり、図9は内部の構造を示すために外枠の一部を切断して示した右側面の模式図である。
外郭を構成し前方に開口部を有する外枠1は、ベース1aの上に取り付けられており、左右の側板1b、1c、前面カバー1d、背面カバー1e、上面カバー1f、下部前面カバー1gで構成されている。左右の側板1b、1cは、コの字型(Uの字型)の上補強材1h、前補強材1i、後補強材1jで結合されており、ベース1aを含めて箱状の外枠1を形成し、外枠として十分な強度を有している。
ドア2は前面カバー1dの略中央に設けた衣類を出し入れするための投入口を塞ぐためのもので、前補強材1iに設けたヒンジ(図示せず)で開閉可能に支持されている。ドア開放ボタン2aを押すことでロック機構(図示せず)が外れてドアが開き、ドアを前面カバー1dに押し付けることでロックされて閉じる。前補強材1iは、後述する外槽の開口部と同心に、衣類を出し入れするための略円形の開口部を有している。
外枠1の上部中央に設けた操作・表示パネル3は、電源スイッチ4、操作スイッチ5、表示器6を備える。操作・表示パネル3は外枠1下部に設けた制御装置7に電気的に接続している。
図8に示すドラム8は回転可能に支持されており、その外周壁および底壁に通水および通風のための多数の貫通孔を有し、前側端面に衣類を出し入れするための開口部8aを設けてある。開口部8aの外側にはドラム8と一体の流体バランサ8bを備えている。外周壁の内側には軸方向に延びるリフタ8cが複数個設けてあり、洗濯、乾燥時にドラム8を回転すると、衣類はリフタ8cと遠心力で外周壁に沿って持ち上がり、重力で落下するような動きを繰り返す。ドラム8の回転中心軸は、水平または開口部8a側が高くなるように傾斜している。
外枠1内に配置される円筒状の外槽10は、ドラム8を同軸上に内包し、前面は開口し、後側端面の外側中央に駆動機構としてモータ11を取り付ける。また、外槽10は開口部を有する槽カバー10aとモータが取り付けられる水槽10bに前後方向に分割する事が出来る。外槽10の前部が槽カバー10aであり、外槽10の後部が水槽10bである。モータ11の回転軸11aは、外槽10を貫通し、ドラム8と結合している。
外槽10の開口部と前補強材1iに設けた開口部は、ゴム製のベローズ10cで接続しており、ドア2を閉じることで外槽10を水封する。外槽10の底面最下部には、排水口10dが設けてあり、排水ホース10eが接続されている。排水ホース10eの途中には排水弁が設けてあり、排水弁を閉じて給水することで外槽10に水を溜め、排水弁を開いて外槽10内の水を機外へ排出する。
外槽10は、下側をベース1aに固定された左右一対のサスペンション12で防振支持されている。サスペンション12は、外槽10と外枠1に弾性支持するコイルばね12aと、外枠10の振動を抑制する減衰機構であるダンパ12bを有している。また、外槽10の上側は上部補強部材1hに取り付けた懸架手段13で支持されており、外槽10の前後方向へ倒れを防ぐ。懸架手段13は、外槽10を前方かる上方へ向けて引っ張る第一の懸架手段13aと、外槽10を後方かつ上方へ向けて引っ張る第二の懸架手段13bで構成される。外槽10の下部には振動センサ14が設置してあり、振動センサ14の出力からドラムの回転速度の制御を行う。
次に、本実施形態に係わる懸架手段13の設置方法について、図10を用いて説明する。
図10(a)に示すように、前後方向に伸びる第一の懸架手段13aの外枠1側への設置位置を外槽10の前端よりも後側にし、前後方向に伸びる第二の懸架手段13bの外枠1側への設置位置を外槽10の後端よりも前側にする。このようにすることで、図6に示すような振動が発生した場合でも、外槽10と外枠1が衝突するより前に、外槽10と懸架手段13が接触する事がないため、外槽10と外枠1のすき間を最大限に振動スペースとして活用することができる。従って、衣類の片寄りが大きい場合でも脱水を起動できるため、衣類の片寄りが大きいことによる脱水のやり直しが生じる確率を低下させることが可能となる。
一般的に、外槽10の前端は他の部分に比べ、外径が小さい。図8の側断面図に示すように、ドラム8の前端よりも後ろの部分はドラム8を内包するため、内径をドラム8の外径よりも大きくする必要があるが、ドラム8の前端よりも前の部分はドラム8と外槽10が干渉することがないため、外径を小さくできるからである。従って、外槽10の外径が最も大きく、最も前方となるのは、ドラム8の前端付近となる。そこで、第一の懸架手段13aのうち外枠1側との接続位置を、ドラム8の前端を含みドラム8の回転軸に垂直な面(面A1)よりも後方とすることで、より確実に外槽10と懸架手段13の接触を防止する事ができる。また、同様に、第二の懸架手段13bのうち外枠1側との接続位置を、ドラム8の後端を含みドラム8の回転軸に垂直な面(面A2)よりも前方とすることで、第二の懸架手段13bについても接触を防止することができる。
このように、懸架手段13を面A1、面A2の間となる範囲Aに設置することで、外槽10と懸架手段13が干渉する事がなくなるため、外槽10と他の部材距離を大きくすることができる。これに伴い、より大きい衣類の片寄りが発生した場合でも、起動させることが可能となる。
また、第一の懸架手段13aと第二の懸架手段13bを共用化することで、製造時の誤組みの防止や部品の共用化によるコスト低減などの利点がある。第一の懸架手段13aと第二の懸架手段13bに発生する前後方向の力を同程度にするためには、右側面から見た時の水平な線と第一の懸架手段13aがなす角θ1と第二の懸架手段13bがなす角θ2とを略同等とする必要がある。ここで、本実施例のようにドラム8の回転軸が傾斜したドラム式洗濯機の場合、外槽10の前側と後側で,外枠1と外槽10の間の鉛直距離が異なる。従って、2つの懸架手段13の外槽10側の接続位置が離れていると、少なくとも設置角度、もしくは設置長さが変わるため、前後のバランスがとりにくい。
そこで、側面から見た時に第一の懸架手段13aと第二の懸架手段13bを逆ハの字(Vの字)となるように設置し、2つの懸架手段13の外槽10側の接続位置を近づけることで、それぞれの設置長さや水平面と懸架手段13がなす角度を同程度とすることが容易となり、第一の懸架手段13aと第二の懸架手段13bのバネを共用化する事が可能となる。
次に、本実施形態に係わる懸架手段13の外槽10への接続方法について、図11を用いて説明する。図11(a)は本発明のドラム式洗濯機の懸架手段13の接続方法を示す右側断面の模式図であり、図11(b)は内部構造が分かるようにした上面模式図である。図11(b)は外槽10に重心G付近を回転中心とした振動が発生した時の外槽10の位置を点線で示す。なお、本実施形態における重心Gとは、外槽10、ドラム8、モータ11などによって構成される被懸架部である振動部の重心を意味する。図11のように本実施形態の懸架手段13は、2つの懸架手段13a、13bの外槽10との接続部を、振動部の重心Gを含みドラム8の回転軸に垂直な面(面B2)よりも前方、かつ外槽10の分割面(面B1)よりも後方に設置する。ここで、外槽10の分割面とは、前方に開口部を有する槽カバー10a(外槽前部)と、後方に駆動機構が設置され水を貯める水槽10bを前後方向に分割する、ドラムの回転軸に垂直な面である。外槽10の回転運動の振動モードは、振動部の重心Gや外槽10の支持方法によっても異なるが、振動部の重心G付近が回転中心となる。さらに、ドラム8内に衣類や水が投入されると、ドラム8の中心は振動部の重心Gよりも前方にあるため、衣類と水を投入後の振動部の重心G‘は衣類と水を投入前の振動部の重心Gよりも前方になる。従って、振動部の重心Gを含みドラム8の回転軸に垂直な面よりも前方で、懸架手段13a、13bを外槽10に設置することで、外槽10の変位が小さい部分を支持する事になり、外枠1への伝達力を低減する事が可能になる。
さらに、懸架手段13は振動部の姿勢を保持する役割も果たしているため、メンテナンス時や組み立て時に懸架手段13を取り外すと、振動部が姿勢を保てなくなる。従って、メンテナンス時や組み立て時に槽カバー10aを外した状態においても、2つの懸架手段13が接続された状態であることが望ましい。従って、懸架手段13は外槽10の分割面よりも後ろ、すなわち水槽10bに接続する事が望ましい。
このような理由から、外槽10への接続は外槽10の分割面(面B1)より後となる水槽に設置し、さらに振動部の重心Gを含み、ドラム8の回転軸に垂直な面(面B2)よりも前方となる図のBの範囲に設置する事が望ましい。
図12に懸架手段13の外槽10への接続部を拡大した右側面断面図を示す。第一の懸架手段13aおよび第二の懸架手段13bの外槽10側の接続位置は前後方向の同じ位置にあることで、より振動変位の小さい部分に設置する事が可能になる。懸架手段13を左右方向にずらして設置することで、ほぼ同じ位置に設置する事が可能になる。しかし、地面に垂直な軸に対して対称ではないため、初期状態でモーメントが発生する。さらに、ドラム8内に衣類や水が入ることで外槽10が沈み込むと、よりモーメントが大きくなるため、外槽10の開口部と外枠1側の開口部が左右方向にずれてしまう。このように、第一の懸架手段13aと第二の懸架手段13bの外槽10側の接続位置は外槽10の左右方向の中心を支持する事が望ましい。前後方向および左右方向ともに同じ位置とすると、懸架手段同士が干渉するため、前後方向に少なくとも、第一の懸架手段13aの外槽10側固定具13cと第二の懸架手段13bの外槽10側固定具13bの距離L1を、第一の懸架手段13aおよび第二の懸架手段13bのフック部の大きさL2よりも大きくする必要がある。
また、従来技術によると、懸架手段13を3本以上のバネで構成する方法が提案されている。このような構成とすることで、衣類や水の量が変わっても外槽10の姿勢を維持できる。しかし、外槽10と外枠1を接続する弾性体が多くなると、力の伝達経路が多くなり,外枠1の振動が大きくなり,床への伝達力も大きくなる。そこで、懸架手段13を2本のバネで構成することで、外枠1への伝達力を低減し、静かな運転を実現することが可能となる。
次に、別の実施形態について、懸架手段の外枠1側の接続部付近を拡大して示す図13を用いて説明する。図13(a)は従来構造の支持方法を示し、図13(b)は本実施形態の支持方法を示す。従来の第一の懸架手段101および第二の懸架手段102はそれぞれ、上部補強部材103に接続される。第一の懸架手段101を上補強部材103に取り付けるための第一のホルダ104、第二の懸架手段102を上補強部材103に取り付けるための第二のホルダ105は、上部補強部材103の前後方向の中心よりも前方になるように設置されている。このような構造の場合、上部補強部材103の前方にのみ下向きの力が発生するため、上部補強部材103が反時計回りにねじれてしまう。
そこで、本実施形態の支持方式は図13(b)に示すように、第一の懸架手段111を上補強部材113の前後方向の中心よりも前側に第一のホルダ114を介して接続し、第二の懸架手段112を上補強部材113の前後方向の中心よりも後側に第二のホルダ115を介して設置する。このように設置することで、第一の懸架手段111および第二の懸架手段112によって上補強部材113に力が作用したとしても、紙面に垂直な軸に対して力が釣り合うため、上補強部材113がねじれにくくなる。
さらに、第一のホルダ114と第二のホルダ115を上補強部材113の前後方向の中心に対して略対称とすることで,より上補強部材113のねじれを防止することができる。
1 外枠
1h 上補強部材
2 ドア
7 制御装置
8 ドラム
10 外槽
13 懸架手段
13a 第一の懸架手段
13b 第二の懸架手段

Claims (5)

  1. 前方に開口部を有する外枠と、該外枠内に配置される外槽と、該外槽内に回転可能に配置されるドラムと、該ドラムを回転駆動する駆動機構と、前記外槽を前記外枠に弾性支持し,前記外槽の振動を抑制する減衰機構と、前記外槽の上部を前後方向に支持する少なくとも二組の懸架手段を有するドラム式洗濯機において、
    第一の懸架手段は前記外槽を前方かつ上方へ向けて懸架し、前記第一の懸架手段のうち前記外枠との接続部は前記ドラムの前端の面よりも後方に位置し、第二の懸架手段は前記外槽を後方かつ上方へ向けて懸架し、前記第二の懸架手段のうち前記外枠との接続部は前記ドラムの後端の面よりも前方に位置し、前記第二の懸架手段のうち前記外槽との接続部は、前記第一の懸架手段のうち前記外槽との接続部よりも後方に位置することを特徴とするドラム式洗濯機。
  2. 請求項1に記載のドラム式洗濯機において、
    前記外槽は前記ドラムの回転軸に略垂直な面で水槽と槽カバーとに前後に分割が可能で、前記槽カバーは前方に開口部を有する外槽前部、前記水槽は後方に駆動機構を設置する外槽後部であり、前記第一の懸架手段および第二の懸架手段の前記外槽との接続部が、前記外槽の分割面よりも後ろである前記水槽に位置することを特徴とするドラム式洗濯機。
  3. 請求項1乃至2に記載のドラム式洗濯機において、
    前記第二の懸架手段のうち前記外槽との接続部は、前記外枠内部に前記懸架手段により懸架される被懸架部の重心を含み前記ドラムの回転軸に垂直な面よりも前方に位置することを特徴とするドラム式洗濯機。
  4. 請求項1に記載のドラム式洗濯機において、
    前記懸架手段は前記第一の懸架手段と前記第二の懸架手段でのみ構成されることを特徴とするドラム式洗濯機。
  5. 請求項1に記載のドラム式洗濯機において、
    前記第一の懸架手段と前記第二の懸架手段の前記外槽との接続部の前後方向の距離を、それぞれのフック部の大きさよりも長くすることを特徴とするドラム式洗濯機。
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