JP2019129855A - 縦型洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】振動の低減と良好な脱水立上がり性を実現する縦型洗濯機を提供することを課題とする。【解決手段】洗濯槽４の周縁部に配設され、内部に液体１７が封入された流体バランサー１３は、内部に、半径方向に対して脱水の回転方向に所定の角度を付けた複数の仕切り板１８を設けて複数の区画室２１を形成する構成とすることにより、脱水時の振動が安定すると共に、水槽ユニット２の振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られる。【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯槽内に収容した洗濯物を洗濯する縦型洗濯機に関する。

従来、この種の縦型洗濯機は、振動を抑制するために、水槽ユニットを防振用のダンパーにより支持すると共に、洗濯槽の上部周縁部に液体を封入した流体バランサーを配設している（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の縦型洗濯機の流体バランサーの一部を破断した平面図、図９は、同縦型洗濯機の流体バランサーの要部拡大断面図、図１０は、同縦型洗濯機の流体バランサーの要部拡大断面図である。

図８〜図１０において、洗濯機本体内には、水槽が配設され、水槽は、複数のサスペンションによって防振的に吊り下げられている。水槽内部には、洗濯槽３１が回転自在に支持されている。

洗濯槽３１の上部周縁には、流体バランサー３２が配設されている。流体バランサー３２は、径方向に２層に分離している。流体バランサー３２の内部には、放射状に仕切り板３３を設けており、仕切り板３３間で囲まれる区画室３４に液体が封入される。仕切り板３３には、液体が区画質３４間を移動する流路を設けている。

洗濯槽３１内で偏心荷重が生じた状態で回転すると、流体バランサー３２内の液体が偏心荷重の反対側に移動し、アンバランスを解消する。

特開２０１５−８５０８０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、水槽は、防振バネにより吊り下げられた状態になっているので、２次共振点近傍になると、洗濯槽３１の回転方向だけでなく、上下方向への移動も含めた三次元的な振動が生じる。これにより、２次共振点付近においては、流体バランサー３２の液体は、洗濯槽３１の回転に対して位相が遅れる方向（図９に示す矢印Ａ方向）のみならず、洗濯槽３１の回転方向（図９に示す矢印Ｂ方向）にも移動する。

流体バランサー３２の液体は、図１０に示すように、仕切り板３３に衝突する。なお、図１０には、流体バランサー３２の液体と仕切り板３３との関係を説明するために、便宜上、流体バランサー３２の液体の液面を仕切り板３３の上端より低い状態を記載しているが、偏心荷重が生じた状態で、偏心荷重の反対側においては、液体が移動して液面が仕切り板３３の上端より高くなる場合もある。仕切り板３３は、半径方向に延設されているため、液体は、仕切り板３３に衝突し、仕切り板３３を乗り越えて、隣接する区画室３４に流れ込む。

流れ込んだ区画室３４が偏心荷重と逆位相側の位置であれば、振動抑制効率に対する影響は生じない。しかしながら、流れ込んだ区画室３４が偏心荷重側の位置であれば、振動抑制効率に対して悪影響を与えることになり、振動抑制効率が低下する。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、脱水時の振動が安定すると共に、十分な振動抑制効果が得られる縦型洗濯機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る縦型洗濯機は、洗濯槽と、前記洗濯槽を回転自在に内包する水槽と、前記洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽、水槽、モータ等からなる振動系の水槽ユニットと、前記水槽ユニットを揺動自在に弾性支持した洗濯機本体と、前記洗濯槽の周縁部に配設され、内部に液体が封入された環状の流体バランサーとを備え、前記流体バランサーは、内部に、半径方向に対して、脱水の回転方向に所定の角度を付けて、脱水時の前記洗濯槽の回転方向側への液体の動きを規制する複数の仕切り板を設けて、複数の区画室を形成したものである。

これによって、脱水時の振動が安定すると共に、十分な振動抑制効果が得られる。

本発明の縦型洗濯機は、脱水時の振動が安定すると共に、十分な振動抑制効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態における縦型洗濯機の縦断面図 同縦型洗濯機の一部を破断した流体バランサーの平面図 同縦型洗濯機の流体バランサーの要部断面図 同縦型洗濯機の流体バランサーの要部断面図 同縦型洗濯機の流体バランサーの要部断面図 同縦型洗濯機の水槽ユニットの振動波形の比較図 本発明の第２の実施の形態における縦型洗濯機の洗濯槽の要部断面図 従来の縦型洗濯機の一部を破断した流体バランサーの平面図 同縦型洗濯機の流体バランサーの要部断面図 同縦型洗濯機の流体バランサーの要部断面図

第１の発明は、洗濯槽と、前記洗濯槽を回転自在に内包する水槽と、前記洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽、水槽、モータ等からなる振動系の水槽ユニットと、前記水槽ユニットを揺動自在に弾性支持した洗濯機本体と、前記洗濯槽の周縁部に配設され、内部に液体が封入された環状の流体バランサーとを備え、前記流体バランサーは、内部に、半径方向に対して、脱水の回転方向に所定の角度を付けて、脱水時の前記洗濯槽の回転方向側への液体の動きを規制する複数の仕切り板を設けて、複数の区画室を形成したものである。

これにより、脱水の脱水時の振動が安定すると共に、水槽ユニットの振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られる。

第２の発明は、特に、第１の発明の流体バランサーの仕切り板は、洗濯槽の脱水運転時に、外周側が先行するように構成したものである。

これにより、脱水の脱水時の振動が安定すると共に、水槽ユニットの振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の流体バランサーは、仕切り板に流路を形
成し、少なくとも相対向する位置に形成した一対の流路の外周側を閉塞した形状に形成したものである。

これにより、脱水の脱水時の振動が安定すると共に、水槽ユニットの振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における縦型洗濯機の縦断面図である。

図１において、洗濯機本体１内には、有底円筒状に形成された水槽３が配設され、水槽３内には、洗濯槽４が回転自在に収納されている。洗濯槽４は、回転軸５を水槽３底面に設けた軸受で軸支され、軸方向が垂直方向になるように支持されている。洗濯槽４の回転軸５には、水槽３の底面に配設したモータ７が連結されている。

水槽ユニット２は、洗濯槽４、水槽３、モータ７等により構成される振動系である。水槽ユニット２は、水槽３の下部に固定された支持金具１１と洗濯機本体１の上部との間に設けた防振バネ１２により揺動自在に弾性的に防振支持されている。

洗濯槽４の上部周縁部には、振動低減用として、内部に液体が封入された密閉円環状の流体バランサー１３が配設されている。流体バランサー１３については、図２以降で詳述する。

洗濯機本体１の上面部には、扉体１４を開閉自在に軸支しており、使用者は、扉体１４を開放して洗濯槽４内に洗濯物を出し入れする。

また、洗濯機本体１内上部には、マイクロコンピュータ等により構成した制御部１５が配設されている。制御部１５は、操作表示部１６の入力設定手段（図示せず）および表示手段（図示せず）などと信号伝達を行うと共に、モータ７の回転制御などを行い、洗い、すすぎ、脱水等の一連の工程を制御する。

図２は、本発明の第１の実施の形態における縦型洗濯機の一部を破断した流体バランサーの平面図、図３は、同縦型洗濯機の流体バランサーの断面図、図４は、同縦型洗濯機の流体バランサーの断面図である。

図２〜図４において、流体バランサー１３は、円環状に形成され、洗濯槽４の上部に配設されている。流体バランサー１３は、合成樹脂からなる下ケースと上ケースから構成され、下ケースと上ケースは、超音波溶着等により水密に接続される。流体バランサー１３は、環状リブ２０により内部を径方向に２層に形成し、それぞれの層に液体を封入している。本実施の形態では、流体バランサー１３を２層に形成しているが、 ２層に限定するものではない。

本実施の形態では、脱水工程時には、洗濯槽４は、図２に示す矢印Ａ方向である、時計方向に回転するように設定している。洗濯槽４の脱水工程時の回転方向は、時計方向に限定するものではなく、反時計方向に回転させるようにしてもよい。

流体バランサー１３の各層には、内部に径方向に複数の仕切り板１８を形成しており、仕切り板１８によって、円周方向に複数の区画室２１を区画形成している。図３に示すよ
うに、仕切り板１８は、上仕切り板１８ａと、下仕切り板１８ｂとからなり、上仕切り板１８ａと下仕切り板１８ｂとの間に液体１７が区画室２１間を移動するための流路１９が形成される。

上仕切り板１８ａは、上ケースと一体に形成され、上仕切り板１８ａにより上ケースを補強している。下仕切り板１８ｂは、下ケースと一体に形成され、下仕切り板１８ｂにより下ケースを補強している。

なお、図４に示すように、本実施の形態では、仕切り板１８は、１８０度対向する位置の一対の仕切り板１８が、各層の外周側において上仕切り板１８ａと下仕切り板１８ｂとが連結されている。これにより、液体１７の移動を抑制し、液体１７に移動によるアンバランスの発生を抑制している。

図２及び図５に示すように、仕切り板１８は、半径方向に対して洗濯槽４の脱水工程時の回転方向に略４５°の角度傾斜している。仕切り板１８の傾斜方向は、洗濯槽４の脱水工程時の回転方向に対して、外周側が内周側よりも先行する方向に設定している。

種々実験の結果、仕切り板１８は、周方向に７．５°程度の狭い間隔に配設することにより液体１７の動きが安定することが判明した。周方向に７．５°の間隔で仕切り板１８を配設した場合、仕切り板１８は、周方向に４８枚配設することになる。

なお、洗濯槽４の脱水工程時の回転方向を反時計方向にする場合には、仕切り板１８の傾斜方向を本実施の形態とは、９０°異なる方向に傾斜させることが好ましい。

本実施の形態では、流体バランサー１３は、円周状に環状リブ２０を形成して、径方向に２層構造としているが、層の数、層の構造、仕切り板１８の数等は、洗濯槽４の直径、洗濯槽４の容量などに応じて、適切に設定されるものであって、本実施の形態に限定されるものではない。

流路１９は、液体１７に流動抵抗をもたせつつ液体を流す大きさに形成される。仕切り板１８の面積に対する流路１９の割合である開口率（＝流路面積／仕切り板面積）を最適化する必要がある。

本実施の形態では、ＣＡＥ解析及び実験的に得られた最適値として、仕切り板１８の面積に対する流路１９の開口率（流路面積／仕切り板面積）は、略４５％（±５％）としている。

以上のように構成した縦型洗濯機において、以下、その動作、作用を説明する。

図５は、本発明の実施の形態における縦型洗濯機の流体バランサーの脱水工程の動作説明図である。図６は、同縦型洗濯機の水槽ユニットの振動波形の比較図である。

洗濯運転にて、洗い工程が終了して洗濯水を排水すると、脱水工程に移行する。

全自動洗濯機は、洗い工程から脱水工程までの洗濯工程を自動的に行なうため、洗濯槽４内に洗濯物の偏りが発生しても修正することなく、脱水工程に移行する。脱水工程において洗濯物の偏りが生じていた場合には、大きな振動が生じ、この振動の低減が重要な課題となる。

脱水工程では、洗濯槽４が起動を始めると、洗濯物が遠心力によって洗濯槽４の内壁に
張り付く回転数（約６０ｒ／ｍｉｎ）で偏心荷重が発生する。そして、そして、洗濯槽４の回転数が水槽ユニット２の１次共振点（約１００ｒ／ｍｉｎ）付近に到達する。

水槽ユニット２の一次共振点付近では、洗濯槽４は、主に洗濯槽４の回転方向に振動する。

従って、洗濯槽４の回転数が約１００ｒ／ｍｉｎ付近では、流体バランサー１３の液体１７は、偏心荷重の反対側へ移動する。洗濯槽４は、時計方向に回転しているため、液体１７は、図５に矢印Ａにて示すように、反時計方向に移動し、仕切り板１８に当接する。仕切り板１８は、約４５°傾斜しているため、液体１７は、仕切り板１８の傾斜によって流体バランサー１３の内周側に案内され、隣接する区画室２１に導かれる。仕切り板１８は、傾斜して形成しているので、液体１７を隣接する区画室２１に効率よく導くことができ、偏心荷重の反対側へ効率よく導くことができる。これにより、一次共振点の振動を抑制し、一次共振点をスムーズに通過することができる。

さらに洗濯槽４の回転数が上昇すると、２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近に達する。流体バランサー１３の液体１７は、洗濯槽４の回転に対して位相が遅れる方向（図５に示す矢印Ａ方向）に移動して、偏心荷重と逆位相側に移動を始める。

水槽ユニット２は、防振バネ１２により吊り下げられた状態になっているので、２次共振点近傍になると、洗濯槽４の回転方向だけでなく、上下方向への移動も含めた三次元的な振動となる。

従って、流体バランサー１３の液体１７は、洗濯槽４の回転に対して位相が遅れる方向（図５に示す矢印Ａ方向）のみならず、洗濯槽４の回転方向（図５に示す矢印Ｂ方向）にも移動する。

本実施の形態では、流体バランサー１３の仕切り板１８は、傾斜して形成しており、仕切り板１８の傾斜方向は、洗濯槽４の脱水工程時の回転方向に対して、外周側が内周側よりも先行する方向に設定している。

本実施の形態では、洗濯槽４の回転に対して遅れる方向に移動する液体１７（図５に示す矢印Ａ方向）は、仕切り板１８に接触し、仕切り板１８によって内周側に導かれる。流体バランサー１３の内周側に導かれた液体１７は、仕切り板１８の傾斜に沿って仕切り板１８を乗り越えて、隣接する区画室２１に流れ込む。この動作を繰り返すことにより、液体１７は、偏心加重と逆位相側の位置に移動し、振動を抑制する。

一方、洗濯槽４の回転方向側に移動する液体１７（図５に示す矢印Ｂ方向）は、仕切り板１８に接触し、仕切り板１８の傾斜によって流体バランサー１３の外周側に導かれる。流体バランサー１３の外周側では、漸次面積が狭くなるので、液体１７の移動が妨げられ、隣接する区画室２１への移動が抑制される。

これにより、液体１７は、大部分が洗濯槽４の回転に対して遅れる方向（図５に示す矢印Ａ方向）への移動になり、偏心荷重の方向にスムーズに移動することができ、水槽ユニット２に振動を低減することができる。

さらに回転数が上がり、定常回転数（約８００ｒ／ｍｉｎ）になっても、液体１７は、偏心荷重に対して逆位相に移動したままの状態を維持し、水槽ユニット２の振動を低減することができる。

一般的に、水槽ユニット２の共振点付近において、液体１７のスロッシング（共振）現象が課題となる場合がある。本実施の形態では、仕切り板１８を法線方向に対して、脱水工程時の回転方向Ａ側に略４５°傾斜して形成している。このため、仕切り板１８は、洗濯槽４の回転に対して、液体１７の動作として位相が進む方向には大きな流動抵抗となると共に、非対称な形状であるため、スロッシング（共振）現象は発生し難い。

仕切り板１８の流路１９は、上述の１次共振点（約１００ｒ／ｍｉｎ）での液体１７の均等な分布と２次共振点での逆位相への移動の促進の役割を効果的に発揮するための重要なパラメータとなる。

本実施の形態では、図３に示すように、ＣＡＥ解析及び実験的に得られた最適値として、仕切り板１８の面積に対する流路１９の開口率（＝流路面積／仕切り板面積）は、略４５％（±５％）としている。この数値は、流体バランサー１３の内部層の形状（体積、縦横比など）及び液体１７の液量には因らないことを確認している。

図６は、洗濯槽４の内部に、模擬偏心荷重として固形のアンバランス体５００ｇを配置して脱水回転させた時の水槽ユニット２の振動を表しており、縦軸に水槽ユニット２の振幅、横軸に脱水回転数を示す。図６（ａ）が従来の水槽ユニット２の振動を示し、図６（ｂ）が本実施の形態の水槽ユニットの振動を示している。

図６に示すように、従来の縦型洗濯機と比較して、特に２次共振点（２００ｒ／ｍｉｎ）付近において、水槽ユニット２の振幅が低減されており、大きく振動抑制効果が得られていることが分かる。

なお、仕切り板１８の流路１９は、開口率が小さいと、上記の振動抑制効果が得られず、また、開口率を大きくし過ぎると、液体のスロッシング（共振）現象により挙動が不安定になることが、ＣＡＥ解析及び実験的に得られている。したがって、流路１９は、開口率（流路面積／仕切り板面積）の設定が重要である。

以上のように、本実施の形態１において、洗濯槽４に配設した流体バランサー１３は、内部に、半径方向に対して脱水の回転方向側に所定の角度に傾斜して形成した複数の仕切り板１８を設けて、複数の区画室２１を形成する構成としている。これにより、脱水の脱水起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニット２の振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られる。

また、流体バランサー１３は、仕切り板１８に、各々の区画室２１を連通する流路１９を形成するとともに、仕切り板１８の面積に対する流路１９面積の割合である開口率を略４５％とする構成としている。これにより、脱水の脱水起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニット２の振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られる。

（実施の形態２）
図７は、発明の第２の実施の形態における縦型洗濯機の流体バランサーの断面図である。流体バランサーの流路形状以外は、第１の実施の形態と同じであり、同一部品は同一符号を付して説明を省略する。

図７において、流体バランサー２３の仕切り板２８の流路２９は、孔の洗濯槽４内周壁面側及び上方壁面側まで開口している。これにより、仕切り板２８の面積に対する流路２９の割合である開口率（流路面積／仕切り板面積）は、略４５％（±５％）としている。

流路２９を内周壁面側及び上方壁面側まで開口して、開口率を略４５％とすることにより、液体１７の移動がスムーズになるので、仕切り板２８部に遠心力と表面張力に起因して、逆位相へ移動せずにロスとなる液体１７の残留が起きにくくなり、定常回転数（約８００ｒ／ｍｉｎ）域においても、より効果的に水槽ユニット２の振動を抑制できる。

以上のように、本実施の形態２においては、水槽ユニット２の振れが最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、脱水の回転起動時の振動が安定すると共に、水槽ユニットの最も大きな２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）付近で十分な振動抑制効果が得られるので、液体を封入した流体バランサーを有する他の洗濯機の用途に適用できる。

１ 洗濯機本体
２ 水槽ユニット
３ 水槽
４ 洗濯槽
５ 回転軸
７ モータ
１３ 流体バランサー
１５ 制御部
１７ 液体
１８ 仕切り板
１９ 流路
２１ 区画室
２３ 流体バランサー
２８ 仕切り板
２９ 流路

Claims (3)

1. 洗濯槽と、前記洗濯槽を回転自在に内包する水槽と、前記洗濯槽を駆動するモータと、前記洗濯槽、水槽、モータ等からなる振動系の水槽ユニットと、前記水槽ユニットを揺動自在に弾性支持した洗濯機本体と、前記洗濯槽の周縁部に配設され、内部に液体が封入された環状の流体バランサーとを備え、前記流体バランサーは、内部に、半径方向に対して、脱水の回転方向に所定の角度を付けて、脱水時の前記洗濯槽の回転方向側への液体の動きを規制する複数の仕切り板を設けて、複数の区画室を形成した縦型洗濯機。
2. 前記流体バランサーの前記仕切り板は、前記洗濯槽の脱水運転時に、外周側が先行するように構成した請求項１に記載の縦型洗濯機。
3. 前記流体バランサーは、仕切り板に流路を形成し、少なくとも相対向する位置に形成した一対の流路の外周側を閉塞した形状に形成した請求項１または２に記載の縦型洗濯機。

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