JP2014144135A - 洗濯機 - Google Patents

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Shinichiro Kawabata
真一郎 川端
Yoshinori Kaneda
至功 金田
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Abstract

【課題】水槽からサスペンションを介して外箱の台板に伝達される振動を低減し、低振動、低騒音の洗濯機を提供する。
【解決手段】台板1aを有する外箱と、この外箱の内部に位置する水槽と、この水槽の内部に位置して回転駆動される回転槽と、水槽を外箱の内部で台板1a上に弾性支持するサスペンション7とを具備する洗濯機において、そのサスペンション7を台板1aに取付ける取付板31を、弾性体34,35で支持した。これにより、水槽からサスペンション7、弾性座板29,30を介して取付板31に伝わった振動が、更に弾性体34,35で減衰されて台板1aに伝わるので、水槽から台板1aに伝達される振動をより効果的に低減し、低振動、低騒音の洗濯機を提供することができる。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は洗濯機に関する。
従来より、洗濯機、中でもドラム式洗濯機においては、台板を有する外箱の内部に水槽が位置し、この水槽の内部に回転槽であるドラムが位置していて、このドラムが水槽外のモータにより回転駆動されるようになっている。又、水槽は、外箱の内部で前記台板上にサスペンションにより弾性支持して設けられており、サスペンションは専用の取付板に取付けられ、この取付板が台板に取付けられることで、結局、サスペンションは専用の取付板で台板に取付けられている(例えば特許文献1参照)。
特開2005−245577号公報
図8は、脱水運転時におけるドラムの回転速度の変化を(a)に示し、水槽の共振の変化の様子を(b)に示している。この図8の(a)に示すように、脱水運転時、ドラムの回転は、最初に洗濯物をドラムの内周面に均等に張り付けるべくほゞ一定の低速回転をし、次いで、回転速度を少し上げた後、水槽内に溜まった水を排出すべく一定速度の回転をして、更に回転速度を少し上げ、その後に再度水槽内に溜まった水を排出すべく一定速度の回転をして、回転速度を上げ、一定速度の回転をして、回転速度を上げ、高速回転をするというようになっている。
このようにドラムの回転速度を順に上げていくと、上げるたびに、図7の(b)に示すように、水槽の左右方向、前後方向、上下方向の共振が現れてくる。これらの水槽の共振は、製品の振動系構成部品の特性によって異なるが、例えば、左右方向の共振が180〔rpm〕、前後方向の共振が200〔rpm〕、上下方向の共振が220〔rpm〕というように異なる回転速度で現れるのが一般的であり、おおよそ400〔rpm〕を越えると共振は終了する。
しかしながら、水槽ではなく、筐体(外箱)としての振動系を考えた場合、筐体本体(質量系)と、筐体を支持するために設置されたゴム脚(弾性及び減衰系)により構成される振動系の共振があり、筐体本体は、例えば600〔rpm〕付近に共振周波数がある場合、ドラムの回転速度が600〔rpm〕付近のとき、大きく振動する。又、筐体を構成する外箱の前側板部や後側板部及び左側板部や右側板部という周側板部の共振周波数(例えば1000〜1300〔rpm〕)付近でドラムが回転すると、その周側板部が振動し、結果的に騒音を発生することがある。
又、ドラムの回転が高速脱水をする速度(1000〜1800〔rpm〕)に到達した際には、ドラム内の洗濯物の偏在によるアンバランス量に応じた水槽の振動がサスペンションから外箱の台板に伝達され、筐体騒音、並びに台板から洗濯機設置面の床へ振動が加わることによる騒音が発生する。
そこで、水槽から外箱の台板に伝達される振動を低減し、低振動、低騒音の洗濯機を提供する。
本実施形態の洗濯機は、台板を有する外箱と、この外箱の内部に位置する水槽と、この水槽の内部に位置して回転駆動される回転槽と、前記水槽を前記外箱の内部で台板上に弾性支持するサスペンションとを具備するものにおいて、そのサスペンションを前記台板に取付ける取付板を、弾性体で支持したことを特徴とする。
第1の実施形態を示す主要部分の平面図(a)と縦断側面図(b) 洗濯機全体の、一部を破断した縦断側面図 サスペンション単体の縦断面図 水槽から台板に伝達される振動の特性図 第2の実施形態を示す図1相当図 第3の実施形態を示す主要部分の縦断側面図 第4の実施形態を示す図1相当図 脱水行程時におけるドラムの回転速度の変化を示す図(a)と、水槽の共振の変化の様子を示す図(b)
以下、ドラム式洗濯乾燥機に適用した第1の実施形態につき、図1から図7を参照して説明する。
まず、図2には、ドラム式洗濯乾燥機の全体構造を示しており、筐体である外箱1を外殻としている。この外箱1は、最下部に台板1aを有しており、この台板1aの外下面に複数のゴム脚1bを有している。外箱1の前側板部(図3で右側)のほゞ中央部には、洗濯物出入口2を形成しており、該出入口2に対しては、それを開閉する扉3を設けている。又、外箱1の前側板部の上部には、操作パネル4を設けており、その裏側(外箱1内)に運転制御用の制御装置5を設けている。
外箱1の内部には、水槽6を配設している。この水槽6は軸方向が前後(図3で右左)の横軸円筒状を成すものであり、それを外箱1の台板1a上に、左右一対(左側の一方のみ図示)のサスペンション7によって前上がりの傾斜状にて弾性支持している。サスペンション7の詳細構造は、後に述べる。
水槽6の背部にはモータ8を取付けている。このモータ8は、この場合、例えば直流のブラシレスモータであって、アウターロータ形であり、ロータ8aの中心部に取付けた回転軸(図示省略)を、軸受ハウジング9を介して水槽6の内部に挿入している。
水槽6の内部には、ドラム10を配設している。このドラム10も軸方向が前後の横軸円筒状を成すもので、それを後部の中心部で上記モータ8の回転軸の先端部に取付けることにより、水槽6と同軸の前上がりの傾斜状に支持している。又、その結果、ドラム10はモータ8により回転されるようになっており、従って、ドラム10は回転槽であり、モータ8はドラム10を回転させるドラム駆動装置として機能するようになっている。
ドラム10の周側部(胴部)には、小孔11を全域にわたって多数(一部のみ図示)形成している。又、ドラム10及び水槽6は、ともに前面部に開口部12,13を有しており、そのうちの水槽6の開口部13に、環状のベローズ14を介して前記洗濯物出入口2を連ねている。この結果、洗濯物出入口2は、ベローズ14、水槽6の開口部13、及びドラム10の開口部12を介して、ドラム10の内部に連なっている。
水槽6の最低部である底部の後部には、排水弁15を介して、排水管16を接続している。又、水槽6の背部から上方そして前方には、乾燥ユニット17を配設している。この乾燥ユニット17は、除湿器18と、送風装置19、及び加熱装置20を有しており、水槽6内の空気を除湿し、次いで加熱して、水槽6内に戻す循環を行わしめることにより、洗濯物を乾燥させるようになっている。
ここで、サスペンション7の詳細構造を述べる。サスペンション7は、図3に示すように、大別すると、ダンパ21とスプリング22とで構成しており、そのうちのダンパ21は、シャフト23とシリンダ24とを具えている。シリンダ24は、主として、外筒24a及び内筒24bと、外筒24aの軸方向(上下)両端の開口部を閉塞するキャップ24c,24d、及び内筒24bの同じく軸方向両端の開口部を閉塞するシール24e,24fから成っている。
シャフト23の上端部にはピストンバルブ25を取付けており、このピストンバルブ25と共にシャフト23の上部を内筒24b内に軸方向移動可能に挿入し、該シャフト23のピストンバルブ25下の部分を、シール24f、軸受26、及びキャップ24dを通してシリンダ24外の下方に突出させている。ピストンバルブ25は、外周面が内筒24bの内周面に密接するものであり、その外周面近くに、軸方向に開通するオリフィス孔25aを複数有している。
シリンダ24の内筒24b内には、ピストンバルブ25の上下両方にオイル27を充填しており、すなわち、本実施形態のダンパ21は、オイルダンパであって、オイル27は、オリフィス孔25a内にも充填している。
前記シリンダ24外の下方に突出したシャフト23の下端近くの部分にはばね受け座28を取付け、このばね受け座28とシリンダ24の下端部との間に前記スプリング(圧縮コイルばね)22を介在させている。
以上により、サスペンション7を組立て構成している。
そして、シャフト23は、下端部に取付部23aを有しており、この取付部23aを、図1に示すように、上下の弾性座板29,30を介して取付板31に挿通し、その下方突出端部にナット32を螺合して締付けることにより、取付板31にシャフト23の取付部23aを取付けている。
弾性座板29,30は減衰特性に優れたブチルゴム等の弾性材から成っており、ともに短円柱状のものにて、取付板31を上下から挟み、且つ、その中央部分で取付板31を貫通して互いに結合され、その結合した部分の中心部をシャフト23の取付部23aが貫通している。
取付板31は、鋼板等の剛板から成るもので、矩形板状のものであり、中央部に上記弾性座板の結合部分を挿通させる孔31aを有し、左右の両側部にねじ挿通孔31bを有している。
これらに対して、外箱1の前記台板1aには、サスペンション取付座33を起立させて形成しており、このサスペンション取付座33は、門形にて、上部の中央部に弾性座板挿通孔33aを有し、上部の左右両側部にねじ挿通孔33bを有している。又、ねじ挿通孔33bの直下にはねじ螺着用ボス33cを有している。
この構成で、上方より、弾性座板挿通孔33aに下方の弾性座板30を挿通し、取付板31の左右両側部を、それぞれ弾性体(第1の弾性体)34を介して、サスペンション取付座33の上部の左右両側部上に載置している。弾性体34は、弾性座板29,30と同様に減衰特性に優れたブチルゴム等の弾性材から成っており、この場合、取付板31の左右両側部と同等大の矩形の厚みあるシート状を成していて、取付板31のねじ挿通孔31b下の位置であって且つサスペンション取付座33のねじ挿通孔33b上の位置に、ねじ挿通孔34aを有している。
次いで、取付板31の左右両側部上に弾性体(第2の弾性体)35を載置している。この弾性体35も、ブチルゴム等の弾性材から成っており、この場合、弾性体34より小さな円形の厚みあるシート状を成していて、取付板31のねじ挿通孔31b上の位置にねじ挿通孔35aを有している。
この後、上方より、ねじ36を、弾性体35のねじ挿通孔35a、取付板31のねじ挿通孔31b、弾性体34のねじ挿通孔34aに通して、ねじ螺着用ボス33cに螺挿することにより、取付板31を弾性体34,35を介してサスペンション取付座33に取付け、ひいてはサスペンション7を弾性体34,35を介して外箱1の前記台板1aに取付けることにより、サスペンション7を台板1aに取付ける取付板31を、弾性体34,35で支持している。
なお、既述のように、サスペンション7は左右一対存在するものであり、その双方で上述の構成を採用している。
一方、シリンダ24の上端部には、図3に示す取付部材37を設けており、この取付部材37を、図2に示すように、前記水槽6に設けた取付板38に、前記弾性座板29,30同様の弾性座板39,40を介して、ナット41で締結することにより、シリンダ24を取付板38に取付け、ひいては水槽6に取付けており、このようにして水槽6を外箱1の台板1a上にサスペンション7を介在させて取付けている。
次に、上記構成のものの作用を述べる。
上記構成のドラム式洗濯乾燥機においては、操作パネル4の操作に基づき、制御装置5が運転を開始させると、標準的には洗濯、脱水、及び乾燥が行われる。
そのうち、洗濯は、図示しない給水弁から水槽6内への所定水位の給水が行われた後に、ドラム10がモータ8により正逆両方向に交互に低速回転されることにより行われるもので、それにより、ドラム10内にあらかじめ収容された洗濯物が上昇されてから落下されること(タンブリング)が繰返されて撹拌され、洗浄される。
洗濯物の洗濯には、洗剤を含む水で洗浄する洗いと、清水で洗浄するすすぎとがあり、そのいずれの場合にも、上述の運転が行われ、それらの終了後には、排水弁15が開放されて水槽6内の水を排水管16を通じ機外に排出する排水が行われる。
次いで、脱水は、排水弁15を開放させたまま、ドラム10がモータ8により一方向に高速回転されることにより行われるもので、それにより、ドラム10内の洗濯後の洗濯物が小孔11を通して遠心脱水される。
そして、乾燥は、ドラム10がモータ8により正逆両方向に交互に低速回転されると同時に、乾燥ユニット17が作動されることにより行われるもので、乾燥ユニット17では、前述のように、水槽6内の空気が、送風装置19で循環される状況で、除湿器18で除湿され、次いで加熱装置20で加熱されて、水槽6内に戻されることを繰返すことにより、ドラム10内の脱水後の洗濯物が乾燥される。
このようなドラム式洗濯乾燥機の運転の中で、ドラム10が回転されるときには、ドラム10が振動し、中でもドラム10が高速回転される脱水時に大きく振動する。更にその場合、ドラム10内の洗濯物に偏在があれば、ドラム10は偏荷重のために一層大きく振動する。このようにドラム10が振動すると、ドラム10を収容して該ドラム10と一体化した水槽6も振動する。
ドラム10及び水槽6の振動、中でも上下方向の振動に対しては、水槽6と一体にサスペンション7におけるダンパ21のシリンダ24がスプリング22の伸縮を伴いつつ軸方向の上下に往復動する。このとき、シリンダ24内のオイル27中をピストンバルブ25が相対的に上下に往復動することにより、ピストンバルブ25のオリフィス孔25aをオイル27が通過する。ここで、オイル27の粘性により、サスペンション7において減衰力が発生し、水槽6の振幅を減衰させる。
そして、サスペンション7の、スプリング22を伸縮させての振動は、外箱1の台板1aに対するサスペンション7の取付部分においては、従来のものでは、弾性体34,35を有しないため、弾性座板29,30でのみ減衰され、残りがすべて取付板31を介して台板1aに伝わっていた。
それに対して、上記構成のものでは、サスペンション7を台板1aに取付ける取付板31を、弾性体34,35で支持しており、サスペンション7から弾性座板29,30を介して取付板31に伝わった振動が、更に弾性体34,35で減衰された後に台板1aに伝わる。詳細には、取付板31からサスペンション取付座33のねじ螺着用ボス33cを介して台板1aに直接的に伝わる振動が、主として下方の弾性体34で減衰され、取付板31からねじ36を経て同じくねじ螺着用ボス33cを介し台板1aに伝わる振動が、上方の弾性体35で減衰される。このようにして、上記構成のものでは、水槽6から外箱1の台板1aに伝達される振動をより効果的に低減し、低振動、低騒音の洗濯乾燥機を提供することができる。
ここで、上記構成の、サスペンション7を台板1aに取付ける取付板31を弾性体34,35で支持したものにおける、水槽6から台板1aに伝達される振動の伝達特性(伝達率曲線)を図4に示す。水槽6の質量m、弾性体34,35のばね定数kから、それら水槽6−弾性体34,35の振動系が構成され、共振周波数fn=(1/2)π√(k/m)が決まるが、図4から分かるように、共振周波数の1.4倍を超える周波数では、弾性体34,35により振動や力の伝達を減衰できる領域となる。
詳細には、図4で、振動や力の伝達率が1.00であるところの伝達率曲線上の位置Pが、弾性体34,35を有しない従来のものであり、この場合の共振周波数は1.4倍である。この共振周波数の1.4倍を超える周波数では、振動や力の伝達率が0.33、0.13・・・と漸次減少する。従って、共振周波数の1.4倍を超える周波数では、弾性体34,35により振動や力の伝達を減衰できる領域となるのである。
よって、減衰したい周波数が、共振周波数の1.5倍以上となるように弾性体34,35を設計することで、従来のサスペンション取付構造に比して、台板1aに伝達される振動が低減されるため、外箱1の低振動化、低騒音化をより確実に実現することができる。
具体的には、例えば600〔rpm〕(10〔Hz〕)で生じる外箱1−ゴム脚1bから成る振動系の振動を低減したいのであれば、弾性体34,35の共振周波数を、10〔Hz〕の1.5倍以上である15〔Hz〕以上となるように、弾性体34,35の特性や形状を設計すれば良いのである。この場合、振動を低減したい外箱1−ゴム脚1bから成る振動系については、対象が外箱1の前側板部や後側板部及び左側板部や右側板部という周側板部及び台板1aであり、もしくはそのうちのいずれか一方である。
同様に、脱水運転時の外箱1の振動、床への振動の伝達を低減したい場合、ドラム10の回転速度が1800〔rpm〕(30〔Hz〕)とすれば、弾性体34,35の共振周波数を、30〔Hz〕の1.5倍以上である45〔Hz〕以上となるように、弾性体34,35の特性や形状を設計すれば良いのである。
又、サスペンション7を取付板31に弾性座板29,30で取付ける上記構成のものにおいては、サスペンション7のばね定数と減衰係数、並びに弾性座板29,30のばね定数と減衰係数が存在する。このため、上記水槽6−弾性体34,35の振動系の共振周波数と、その他の振動系要素部品であるサスペンション7及び弾性座板29,30の上下方向の共振周波数並びに左右前後など横方向の共振周波数とが一致すると、特定の周波数で振動が増加する可能性がある。よって、水槽6−弾性体34,35の振動系の共振周波数と、その他の振動系要素部品(サスペンション7及び弾性座板29,30)の上下方向の共振周波数並びに横方向の共振周波数とが一致しないように、弾性体34,35を設計することで、振動の増加を回避することができる。
以上に対して、図5から図7は第2から第4の実施形態を示すもので、それぞれ、第1の実施形態と同一もしくは同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。
[第2の実施形態]
図5に示す第2の実施形態においては、台板1aのサスペンション取付座51が周側壁51aとねじ螺着用ボス51bを有して成るものであり、そのねじ螺着用ボス51b上に、前記弾性体34に代わる主弾性体として弾性体52を載置している。この弾性体52は、前記弾性体34よりも厚くて2つのねじ螺着用ボス51b上に1枚でわたる横長矩形のシート状を成すものであり、左右両側部のそれぞれ取付板31のねじ挿通孔31b下の位置であって且つねじ螺着用ボス51b上の位置に、ねじ36を通すねじ挿通孔52aを有している。
そして、台板1a上には、弾性体52を四方から囲う囲い壁53を形成しており、この囲い壁53で弾性体52の前後左右など横方向の変形を抑止するようにしている。
サスペンション7から取付板31に伝わる振動や力は、サスペンション7のシャフト23、スプリング22が変異する上下方向の割合が横方向に比して圧倒的に多く、前記弾性体34,35及び本実施形態の弾性体52は、前述のようにそれに対して有効に機能するものの、サスペンション7を横方向に傾かせる変形が増加する可能性がある。
それに対して、本実施形態の囲い壁53は、弾性体52の前後左右など横方向の変形を抑止するものであり、すなわち、弾性体52の、サスペンション7が傾く方向の変形を抑制する部材(変形抑制部材)として機能するものであり、それによって、サスペンション7の上下方向の振動や力を効果的に減衰する効果を発揮しつつ、サスペンション7の横方向の傾き、ひいては水槽6の横方向の振動をも抑制することができるようになる。
[第3の実施形態]
図6に示す第3の実施形態においては、サスペンション7を水槽6に取付ける取付板38をも、弾性体61,62で支持している。この弾性体61,62は、前記弾性体34,35と同様のものであり、その組込み構造も第1の実施形態と同様である。
なお、図6において、水槽6に設けたサスペンション取付座63、ねじ螺着用ボス63a、ねじ64は、それぞれ、第1の実施形態のサスペンション取付座33、ねじ螺着用ボス33c、ねじ36と同様のものである。
このようにすることにより、水槽6の振動は、先に弾性体61,62により減衰されて取付板38に伝わり、その後に、弾性座板39,40で減衰されてサスペンション7に伝わるようになる。これにより、サスペンション7から台板1aに伝わる振動を一段と低減できる。
[第4の実施形態]
図7に示す第4の実施形態においては、サスペンション7を台板1aに取付ける取付板31を弾性体34,35で支持するのに代えて、サスペンション7を台板1aに取付ける取付板71を弾性体で構成しており、従って、取付板71は前記弾性体34,35,52と同様に減衰特性に優れたブチルゴム等の弾性材から成っている。
加えて、この場合、取付板71は、サスペンション7を取付板71に取付ける弾性座板を兼ねるものでもあり、従って、前記弾性座板29,30は用いず、サスペンション7のシャフト23(取付部23a)は取付板71にナット32とナット72とで、取付板71を上下から挟んで取付けている。
そのほか、取付板71とナット72との間にはワッシャ73を介在させ、取付板71とねじ36の各頭部との間にはワッシャ74を介在させている。
このようにしても第1実施例同様の振動減衰効果を得ることができて、サスペンション7から台板1aへの振動や力の伝達を低減することができる。
又、特に取付板71がサスペンション7を取付板31に取付ける弾性座板を兼ねる構成では、横方向の剛性を高め得るため、サスペンション7の横方向の傾き、ひいては水槽6の横方向の振動をも抑制するのに効果を発揮するようになる。
以上説明した洗濯機は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、特に洗濯機全体としては、ドラム式には限られず、水槽と回転槽を縦軸状に有する縦軸形洗濯機にも同様に適用して実施できるし、乾燥機能を有していなくでも良いなど、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。
そのほか、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
図面中、1は外箱、1aは台板、6は水槽、7はサスペンション、8はモータ、10はドラム(回転槽)、29,30は弾性座板、31は取付板、34,35は弾性体、53は囲い壁(サスペンションが傾く方向の変形を抑制する部材)、38は取付板、61,62は弾性体、71は取付板を示す。

Claims (8)

  1. 台板を有する外箱と、
    この外箱の内部に位置する水槽と、
    この水槽の内部に位置して回転駆動される回転槽と、
    前記水槽を前記外箱の内部で台板上に弾性支持するサスペンションとを具備する洗濯機において、
    そのサスペンションを前記台板に取付ける取付板を、弾性体で支持したことを特徴とする洗濯機。
  2. サスペンションを台板に取付ける取付板を支持する弾性体と水槽とで構成される振動系の共振周波数を、外箱の周側板部及び台板もしくはそのうちのいずれか一方の共振周波数の1.5倍以上としたことを特徴とする請求項1記載の洗濯機。
  3. サスペンションを台板に取付ける取付板を支持する弾性体と水槽とで構成される振動系の共振周波数を、脱水運転時の回転槽の回転周波数の1.5倍以上としたことを特徴とする請求項1又は2記載の洗濯機。
  4. サスペンションを取付板に弾性座板で取付けるものであって、サスペンションを台板に取付ける取付板を支持する弾性体の共振周波数を、サスペンション及び前記弾性座板の上下方向の共振周波数並びに横方向の共振周波数とは異ならせたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の洗濯機。
  5. サスペンションを台板に取付ける取付板を支持する弾性体の、サスペンションが傾く方向の変形を抑制する部材を具えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の洗濯機。
  6. サスペンションを水槽に取付ける取付板を、弾性体で支持したことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載の洗濯機。
  7. サスペンションを台板に取付ける取付板を弾性体で支持するのに代えて、サスペンションを台板に取付ける取付板を弾性体で構成したことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載の洗濯機。
  8. サスペンションを台板に取付ける、弾性体で構成した取付板が、サスペンションを取付板に取付ける弾性座板を兼ねることを特徴とする請求項7記載の洗濯機。
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