JP2023033702A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、脱水行程時の振動を低減できるドラム式洗濯機を提供する。【解決手段】本開示におけるドラム式洗濯機は、筐体と、筐体内に揺動自在に設けられた水槽と、水槽内に回転自在に設けられた回転ドラムと、回転ドラムを回転駆動するモータと、回転ドラムの前端周縁部に環状に設けられた第１のバランサと、回転ドラムの後端周縁部に環状に設けられた第２のバランサと、を備え、第１のバランサは、流体を内包する第１の環状室を内部に有し、第２のバランサは、流体を内包する第２の環状室を内部に有し、第２の環状室の流路抵抗は、第１の環状室の流路抵抗よりも小さい。【選択図】図１

Description

本開示は、ドラム式洗濯機に関する。

特許文献１は、筐体の低振動化が可能な洗濯機を開示する。この洗濯機は、水を溜める外槽と、外槽内に回転可能に設けたドラムと、ドラムを回転駆動するモータと、ドラムの後方に設けられた後方流体バランサと、ドラムの前側に設けられた前方流体バランサと、を備える。

特開２０１９－０８４０９３号公報

本開示は、脱水行程時の振動を低減できるドラム式洗濯機を提供する。

本開示におけるドラム式洗濯機は、筐体と、筐体内に揺動自在に設けられた水槽と、水槽内に回転自在に設けられた回転ドラムと、回転ドラムを回転駆動するモータと、回転ドラムの前端周縁部に環状に設けられた第１のバランサと、回転ドラムの後端周縁部に環状に設けられた第２のバランサと、を備え、第１のバランサは、流体を内包する第１の環状室を内部に有し、第２のバランサは、流体を内包する第２の環状室を内部に有し、第２の環状室の流路抵抗は、第１の環状室の流路抵抗よりも小さい。

本開示におけるドラム式洗濯機は、脱水行程時の振動を低減できる。

実施の形態１におけるドラム式洗濯機の構成図 実施の形態１におけるドラム式洗濯機の前方流体バランサの前面図 実施の形態１におけるドラム式洗濯機の前方流体バランサの断面図 実施の形態１におけるドラム式洗濯機の後方流体バランサの前面図 実施の形態１におけるドラム式洗濯機の後方流体バランサの断面図 実施の形態１におけるドラム式洗濯機の脱水行程における流体バランサの動作説明図 実施の形態１におけるドラム式洗濯機の水槽の振動波形の比較図

以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
以下、図１～図７を用いて、実施の形態１を説明する。

［１－１．構成］
［１－１－１．ドラム式洗濯機の構成］
図１において、ドラム式洗濯機１００は、筐体１０１と、水槽１０２と、回転ドラム１０３と、を備える。

水槽１０２は、筐体１０１内に設けられている。水槽１０２は、筐体１０１の底面と水槽１０２の下面との間に設けられた防振ダンパー１１１によって支持されている。また、水槽１０２は、筐体１０１の上面と水槽１０２の上面とを接続するばね体（図示せず）によって防振支持されている。

回転ドラム１０３は、水槽１０２内に回転自在に設けられている。回転ドラム１０３は、回転軸１１３を水槽１０２の背面に設けられた軸受１１４に軸支されている。回転軸１１３には、水槽１０２の背面に設けられたモータ１１５が接続されており、回転ドラム１０３は、中心軸Ｘを中心に左右に回転する。中心軸Ｘは、水平または水平方向からドラム式洗濯機１００の背面側が下向きになるように設けられている。

筐体１０１の前面には、蓋体１０４が開閉自在に設けられている。蓋体１０４は、筐体１０１および回転ドラム１０３の開口を開閉する。使用者は、蓋体１０４を開き、洗濯物を回転ドラム１０３内に投入する。

筐体１０１の上部には、給水弁１２１、給水経路１２２および洗剤投入部１２３が設けられている。給水弁１２１は、開閉可能に設けられている。給水経路１２２は、給水弁１２１と水槽１０２とを接続している。洗剤投入部１２３は、給水経路１２２上に設けられている。使用者は、洗剤および柔軟剤を洗剤投入部１２３に投入する。給水弁１２１が開かれると、外部から流入した水は、給水経路１２２および洗剤投入部１２３を経由し、水槽１０２内に供給される。

筐体１０１の下部には、排水弁１２５および排水経路１２６が設けられている。排水弁１２５は、排水経路１２６上に、開閉可能に設けられている。排水経路１２６は、水槽１０２の底部と、筐体１０１の外部とを接続している。排水弁１２５が開かれると、水槽１０２内の洗濯水が、排水経路１２６を経由して、筐体１０１の外部へと排出される。

筐体１０１内には、制御装置１３０が設けられている。制御装置１３０は、モータ１１５の回転や、給水弁１２１および排水弁１２５の開閉などを制御することで、ドラム式洗濯機１００の洗濯運転を制御する。

回転ドラム１０３の前端周縁部および後端周縁部には、流体バランサ２００が設けられている。流体バランサ２００は、脱水行程中に発生する回転ドラム１０３内の洗濯物の不均一な状態（以下、アンバランスと呼ぶ）に起因する振動を低減する。流体バランサ２００は、回転ドラム１０３の前端部に設けられた前方流体バランサ２１０と、回転ドラム１０３の後端部に設けられた後方流体バランサ２２０と、を含む。

［１－１－２．前方流体バランサの構成］
図２および図３において、前方流体バランサ２１０は、内部に粘性流体を封入して密閉された第１の環状室２１１を有する。前方流体バランサ２１０内には、第１の環状室２１１が径方向に５つ設けられており、前方流体バランサ２１０は、５層構造を成している。

第１の環状室２１１内には、第１の仕切り壁２１２が設けられている。第１の仕切り壁２１２は、第１の環状室２１１内において、径方向に設けられている。第１の仕切り壁２１２は、第１の環状室２１１内において、円周方向に複数の第１の区画室２１３を形成している。

図３において、第１の仕切り壁２１２は、第１の環状室２１１内に封入された流体が通過できる開口である第１の連通孔２１４を形成する。第１の連通孔２１４は、第１の仕切り壁２１２において、第１の環状室２１１の内周壁面側から、第１の環状室２１１の略半分の高さまで開口して設けられている。前方流体バランサ２１０において、第１の仕切り壁２１２の面積に対する第１の連通孔２１４の面積の割合である第１の開口率Ｐ１は、略３５％（±５％）となるように形成されている。

［１－１－３．後方流体バランサの構成］
図４および図５において、後方流体バランサ２２０は、内部に粘性流体を封入して密閉された第２の環状室２２１を有する。後方流体バランサ２２０内には、第２の環状室２２１が径方向に３つ設けられており、後方流体バランサ２２０は、３層構造を成している。

第２の環状室２２１内には、第２の仕切り壁２２２が設けられている。第２の仕切り壁２２２は、第２の環状室２２１内において、径方向に対して、脱水行程における回転ドラム１０３の回転方向に４５°傾けて設けられている。第２の仕切り壁２２２は、第２の環状室２２１内において、円周方向に複数の第２の区画室２２３を形成している。

図５において、第２の仕切り壁２２２は、第２の環状室２２１内に封入された流体が通過できる開口である第２の連通孔２２４を形成する。第２の連通孔２２４は、第２の仕切り壁２２２において、第２の環状室２２１の内周壁面側から開口して設けられており、一部が第２の環状室２２１の外周壁面側まで開口している。後方流体バランサ２２０において、第２の仕切り壁２２２の面積に対する第２の連通孔２２４の面積の割合である第２の開口率Ｐ２は、略４７％（±５％）となるように形成されている。

［１－２．動作］
以上のように構成したドラム式洗濯機１００において、以下、その動作および作用を説明する。

［１－２－１．脱水行程における動作］
洗濯運転において、洗い行程およびすすぎ行程が終了し、水槽１０２内の洗濯水が排水されると、脱水行程が開始される。

脱水行程において、制御装置１３０は、モータ１１５を制御することで、回転ドラム１０３の回転数Ｎを変化させる。本実施の形態において、回転ドラム１０３は、図６における矢印Ａの方向（時計方向）に回転する。なお、脱水行程における回転ドラム１０３の回転方向は、時計方向に限定されず、反時計方向に回転させるようにしてもよい。

図６は、本実施の形態におけるドラム式洗濯機１００の前方流体バランサ２１０および後方流体バランサ２２０の脱水行程における動作説明図である。図６において、（ａ）は、回転ドラム１０３の停止状態（回転数Ｎが０ｒ／ｍｉｎの状態）を示し、（ｂ）は、水槽１０２の１次共振点（回転数Ｎが約１００ｒ／ｍｉｎの状態）を示し、（ｃ）は、水槽１０２の２次共振点（回転数Ｎが約２００ｒ／ｍｉｎの状態）を示し、（ｄ）は、回転ドラム１０３の定常回転数（回転数Ｎが約８００ｒ／ｍｉｎの状態）を示し、（ｅ）は、回転ドラム１０３の高速回転域（回転数Ｎが約９００ｒ／ｍｉｎ以上の状態）を示している。

図７は、回転ドラムの前端周縁部に流体バランサを備え、回転ドラムの後端周縁部には流体バランサを備えない従来のドラム式洗濯機と、本実施の形態におけるドラム式洗濯機１００と、において、回転ドラムの内部後方に模擬アンバランスとして７００ｇの錘を配
置したときの水槽の振幅の大きさを比較した図である。図７において、縦軸は水槽の振幅を示しており、横軸は回転ドラムの回転数Ｎを示している。

以下、図６および図７を用いて、脱水行程における前方流体バランサ２１０および後方流体バランサ２２０の動作について説明する。

［１－２－２．脱水行程における前方流体バランサおよび後方流体バランサの動作］
図６（ａ）のように、回転ドラム１０３の停止状態において、第１の環状室２１１および第２の環状室２２１に封入された液体は、それぞれ第１の環状室２１１、第２の環状室２２１の下部に貯留された状態となっている。

回転ドラム１０３の回転駆動が開始され、回転数Ｎが約６０ｒ／ｍｉｎとなると、回転ドラム１０３内の洗濯物は、遠心力によって回転ドラム１０３の内周面に張り付く。これにより、回転ドラム１０３内において、アンバランスが発生する。回転ドラム１０３内にアンバランスが発生してから、回転数Ｎが１００ｒ／ｍｉｎとなり、水槽１０２の１次共振点を通過するまでにおいて、第１の環状室２１１および第２の環状室２２１内の流体は、アンバランスと同位相側に移動しようとするため、水槽１０２の振動を増幅する虞がある。このとき、水槽１０２の１次共振点における振動の増幅を抑制するため、図６（ｂ）のように、水槽１０２の１次共振点の１００ｒ／ｍｉｎにおいて、流体は、第１の環状室２１１および第２の環状室２２１内において均等に分布していることが望ましい。

後方流体バランサ２２０の第２の仕切り壁２２２は、第２の環状室２２１内において、径方向に対して、脱水行程における回転ドラム１０３の回転方向に４５°傾けて設けられている。これにより、第２の仕切り壁２２２が、水車のように、第２の環状室２２１内の流体を効率よくかきあげ、流体を均等に分散させることができるため、１次共振点をスムーズに通過することができる。

図６（ｃ）のように、回転数Ｎが約２００ｒ／ｍｉｎとなり、水槽１０２の２次共振点付近において、第１の環状室２１１および第２の環状室２２１に封入された流体は、アンバランスと逆位相側に向かうように、回転ドラム１０３の回転方向とは逆方向（図６における矢印Ｂの方向）に移動しようとする。このとき、流体の移動が妨げられると、振動抑制効率が低下するため、流体の移動を抑制しないことが望ましい。

前方流体バランサ２１０において、第１の仕切り壁２１２の面積に対する第１の連通孔２１４の面積の割合である第１の開口率Ｐ１は略３５％であるのに対し、後方流体バランサ２２０において、第２の仕切り壁２２２の面積に対する第２の連通孔２２４の面積の割合である第２の開口率Ｐ２は略４７％である。また、前方流体バランサ２１０において、第１の連通孔２１４は、第１の環状室２１１の内周壁面側から、第１の環状室２１１の略半分の高さまで開口して設けられているのに対し、後方流体バランサ２２０において、第２の連通孔２２４は、第２の連通孔２２４の一部が第２の環状室２２１の外周壁面側まで開口している。この構成により、第２の環状室２２１においては、遠心力により第２の環状室２２１の外周側壁面に張り付いた流体に対する流路抵抗が、第１の環状室２１１における流体の流路抵抗よりも小さくなる。そのため、第２の環状室２２１内の流体は、アンバランスと逆位相側（理想の補正方向）に、より移動することができるので、図７に示すように、２次共振点付近における水槽１０２の振幅を低減させることができる。

さらに、図６（ｄ）のように、回転数Ｎが定常回転数（約８００ｒ／ｍｉｎ）に到達し、回転ドラム１０３の安定状態付近となるまで、第１の環状室２１１および第２の環状室２２１内の流体は、アンバランスと逆位相に位置する。流体がアンバランスと逆位相に位置している間は、アンバランスによる振動の発生を抑制し、水槽１０２の振動を低減でき
る。

なお、本実施の形態のドラム式洗濯機１００は、前方流体バランサ２１０に加え、後方流体バランサ２２０を備えており、また、第２の連通孔２２４の一部が第２の環状室２２１の外周壁面側まで開口している。そのため、図７に示すように、回転数Ｎが２次共振点を超えてから定常回転数に到達するまで、水槽１０２の振幅を大幅に低減できる。

回転数Ｎが定常回転数よりも大きくなり、図６（ｅ）のように、高速回転域（約９００ｒ／ｍｉｎ以上）となると、第１の環状室２１１および第２の環状室２２１内の流体は、アンバランスと同位相へと移動しようとするため、水槽１０２の振動が増大する。そのため、高速回転域においては、流体の移動を抑制する必要がある。特に、高速回転域において、回転ドラム１０３は、軸受１１４を中心として、前方が大きく振れ回る。このとき、回転軸１１３から離れて位置している前方流体バランサ２１０において、第１の環状室２１１内の流体がアンバランスと同位相へ移動することを抑制する必要がある。

前方流体バランサ２１０の第１の仕切り壁２１２に設けられた第１の連通孔２１４は、第１の環状室２１１の内周壁面側に設けられており、外周壁面側には開口されていない。これにより、第１の環状室２１１において、第１の環状室２１１の外周壁面側に張り付いた流体に対する流路抵抗が大きく、流体がアンバランスと同位相側に移動することが抑制される。そのため、高速回転域における水槽１０２の振動を抑制できる。

なお、後方流体バランサ２２０は、回転軸１１３の近くに位置しているため、高速回転域における共振振動の影響は、前方流体バランサ２１０に比べて小さい。しかし、後方流体バランサ２２０における第２の開口率Ｐ２を大きくしすぎると、高速回転域において第２の環状室２２１内の流体がアンバランスと同位相側に移動することを抑制できない。そのため、本実施の形態においては、第２の開口率Ｐ２を略４７％（±５％）としたが、第２の開口率Ｐ２は、略４７％に限られず、実験やＣＡＥ解析より最適値が決定されればよい。

本実施の形態においては、後方流体バランサ２２０は、第２の環状室２２１を３つ有し、３層構造を成しているのに対し、前方流体バランサ２１０は、第１の環状室２１１を５つ有し、５層構造を成しており、前方流体バランサ２１０の径の大きさは、後方流体バランサ２２０の径の大きさよりも大きい。この構成により、前方流体バランサ２１０が打ち消すことが可能な最大のアンバランスの重さである第１の最大補正力Ｆ１は、後方流体バランサ２２０が打ち消すことが可能な最大のアンバランスの重さである第２の最大補正力Ｆ２よりも大きく設定される。これにより、回転軸１１３から離れて設置されている前方流体バランサ２１０側において、アンバランスにより発生する振動を低減し、回転軸１１３にかかる負荷を低減できる。

［１－３．効果］
以上のように、本実施の形態において、ドラム式洗濯機１００は、筐体１０１と、筐体１０１内に揺動自在に設けられた水槽１０２と、水槽１０２内に回転自在に設けられた回転ドラム１０３と、回転ドラム１０３を回転駆動するモータ１１５と、回転ドラム１０３の前端周縁部に環状に設けられた前方流体バランサ２１０と、回転ドラム１０３の後端周縁部に環状に設けられた後方流体バランサ２２０と、を備える。前方流体バランサ２１０は、流体を内包する第１の環状室２１１を内部に有し、後方流体バランサ２２０は、流体を内包する第２の環状室２２１を内部に有し、第２の環状室２２１の流路抵抗は、第１の環状室の流路抵抗よりも小さい。

これにより、後方流体バランサ２２０は、１次共振点（約１００ｒ／ｍｉｎ）以降にお
いて、内包する流体の移動を妨げず、かつ、前方流体バランサ２１０は、高速回転時（約９００ｒ／ｍｉｎ以上）において、内包する流体の移動を抑制できる。

そのため、後方流体バランサ２２０は、２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）において発生する振動を低減でき、前方流体バランサ２１０は、高速回転時における振動を低減できる。また、前方流体バランサ２１０および後方流体バランサ２２０は、脱水行程時に発生する騒音を低減できる。

本実施の形態のように、前方流体バランサ２１０は、第１の環状室２１１内に複数の第１の区画室２１３を形成する第１の仕切り壁２１２を有し、第１の仕切り壁２１２は、流体が通過できる開口である第１の連通孔２１４を形成し、後方流体バランサ２２０は、第２の環状室２２１内に複数の第２の区画室２２３を形成する第２の仕切り壁２２２を有し、第２の仕切り壁は、流体が通過できる開口である第２の連通孔２２４を形成し、第２の仕切り壁２２２の面積に対する第２の連通孔２２４の面積の割合である第２の開口率Ｐ２は、第１の仕切り壁２１２の面積に対する第１の連通孔２１４の面積の割合である第１の開口率Ｐ１よりも大きくてもよい。

これにより、後方流体バランサ２２０は、１次共振点（約１００ｒ／ｍｉｎ）以降において、内包する流体の移動を妨げず、かつ、前方流体バランサ２１０は、高速回転時（約９００ｒ／ｍｉｎ以上）において、内包する流体の移動を抑制できる。

そのため、後方流体バランサ２２０は、２次共振点（約２００ｒ／ｍｉｎ）において発生する振動を低減でき、前方流体バランサ２１０は、高速回転時における振動を低減できる。また、前方流体バランサ２１０および後方流体バランサ２２０は、脱水行程時に発生する騒音を低減できる。

本実施の形態のように、後方流体バランサ２２０は、第２の連通孔２２４の一部を、第２の環状室２２１の外周壁面側まで開口してもよい。

これにより、遠心力で第２の環状室２２１の外周壁面側に張り付いた流体の移動を妨げることを抑制できる。

そのため、２次共振点を過ぎ、安定状態になるまでにおけるドラム式洗濯機１００の振動および騒音を低減できる。

本実施の形態のように、前方流体バランサ２１０における第１の最大補正力Ｆ１は、後方流体バランサ２２０における第２の最大補正力Ｆ２よりも大きくてもよい。

これにより、回転ドラム１０３の回転軸１１３から離れて位置する前方流体バランサ２１０側に発生するアンバランスを、より補正することができる。

そのため、脱水行程においてアンバランスにより発生する振動および回転軸１１３にかかる負荷を低減できる。

本実施の形態のように、第２の環状室２２１の数は、第１の環状室２１１の数よりも少なくてもよい。

これにより、回転ドラム１０３の後端部に設けられた後方流体バランサ２２０において、径方向の幅を小さくできる。

そのため、多くの機構が搭載される回転軸１１３の周辺において、後方流体バランサ２２０が必要とするスペースを削減できる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１では、回転ドラムの前端部および後端部に設けられた流体バランサの一例として、前方流体バランサ２１０および後方流体バランサ２２０を説明した。流体バランサは、脱水行程時の振動を抑制するものであればよいので、前方流体バランサ２１０および後方流体バランサ２２０に限定されない。前方流体バランサおよび後方流体バランサは、同様のものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。しかしながら、後方流体バランサにおいては、水槽の１次共振点をスムーズに通過し、２次共振点における振動を抑制するように、流路抵抗が小さいことが望ましい。後方流体バランサの仕切り壁に設けられた連通孔は、後方流体バランサの環状室の外周壁面側まで開口していなくてもよいが、後方流体バランサの仕切り壁に設けられた連通孔は、前方流体バランサに設けられた連通孔よりも開口率が大きいことが望ましく、連通孔の高さを高く形成してもよい。

また、前方流体バランサに設けられた仕切り壁の枚数および後方流体バランサに設けられた仕切り壁の枚数は、同数でもよいし、後方流体バランサに設けられた仕切り壁の枚数が少なくてもよい。前方流体バランサに設けられた仕切り壁の枚数に比べて、後方流体バランサに設けられた仕切り壁の枚数が少ない場合、後方流体バランサにおける流路抵抗を小さくすることができる。

本開示は、回転ドラムの前方および後方に流体バランサを備えるドラム式洗濯機に適用可能である。

１００ ドラム式洗濯機
１０１ 筐体
１０２ 水槽
１０３ 回転ドラム
１０４ 蓋体
１１１ 防振ダンパー
１１３ 回転軸
１１４ 軸受
１１５ モータ
１２１ 給水弁
１２２ 給水経路
１２３ 洗剤投入部
１２５ 排水弁
１２６ 排水経路
１３０ 制御装置
２００ 流体バランサ
２１０ 前方流体バランサ（第１のバランサ）
２１１ 第１の環状室
２１２ 第１の仕切り壁
２１３ 第１の区画室
２１４ 第１の連通孔
２２０ 後方流体バランサ（第２のバランサ）
２２１ 第２の環状室
２２２ 第２の仕切り壁
２２３ 第２の区画室
２２４ 第２の連通孔

Claims (5)

1. 筐体と、
   前記筐体内に揺動自在に設けられた水槽と、
   前記水槽内に回転自在に設けられた回転ドラムと、
   前記回転ドラムを回転駆動するモータと、
   前記回転ドラムの前端周縁部に環状に設けられた第１のバランサと、
   前記回転ドラムの後端周縁部に環状に設けられた第２のバランサと、
   を備え、
   前記第１のバランサは、流体を内包する第１の環状室を内部に有し、
   前記第２のバランサは、流体を内包する第２の環状室を内部に有し、
   前記第２の環状室の流路抵抗は、前記第１の環状室の流路抵抗よりも小さい、
   ドラム式洗濯機。
2. 前記第１のバランサは、前記第１の環状室内に複数の第１の区画室を形成する第１の仕切り壁を有し、
   前記第１の仕切り壁は、流体が通過できる開口である第１の連通孔を形成し、
   前記第２のバランサは、前記第２の環状室内に複数の第２の区画室を形成する第２の仕切り壁を有し、
   前記第２の仕切り壁は、流体が通過できる開口である第２の連通孔を形成し、
   前記第２の仕切り壁の面積に対する前記第２の連通孔の面積の割合である第２の開口率は、前記第１の仕切り壁の面積に対する前記第１の連通孔の面積の割合である第１の開口率よりも大きい、
   請求項１に記載のドラム式洗濯機。
3. 前記第２のバランサは、前記第２の連通孔の一部を、前記第２の環状室の外周壁面側まで開口した、
   請求項２に記載のドラム式洗濯機。
4. 前記第１のバランサの補正力は、前記第２のバランサの補正力よりも大きい、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のドラム式洗濯機。
5. 前記第２の環状室の数は、前記第１の環状室の数よりも少ない、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のドラム式洗濯機。

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