JP6205577B2 - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、洗濯物を収容して回転可能なドラムを備え、そのドラム内で洗濯物の洗い、すすぎ、脱水を行うドラム式洗濯機に関する。

一般的に、水平または傾斜した回転軸を有するドラム式洗濯機の脱水工程において、しばしば洗濯物がドラム内で不均一な状態、すなわちアンバランスな状態になる。その結果、脱水中に回転軸には偏った力が加わり、振動が発生する。振動の振幅は回転するドラムの回転速度の２乗に比例して増大する。その振動のために洗濯機自身が移動したり、また、騒音が激しいためにある回転速度以上では運転することができなくなったりするなどの問題が発生する。

洗濯物のアンバランスによる振動を低減するために、転動体（一般的な使用では金属球であり、以降、ボールとも称する）を使用したボールバランサシステムがある。ボールバランサは、ドラムの内周に取り付けた環状容器内に、回転方向（周方向）に自由度をもつ複数のボールを備えている。ボールバランサは、偏心荷重を生じさせるアンバランス体に対して自動的にボールがアンバランスを打ち消す位置に移動する力学現象を利用したバランス装置である。

ボールバランサにおいては、内部にボールと粘性液体を封入し、流体バランサとボールバランサの特長を兼ね備えた構成をしているものが知られている。これらは原理的に同じもので、補正量の大きなボールによりアンバランスの大きな場合に振動を抑制することができる。

さらに、低回転時に容易に粘性液体のみが移動してボールが移動しないために、ドラムの回転数が一定回転数を超過すると同時に一気にボールが移動するため、粘性液体とボールおよびアンバランスの位置がアンバランスの大きな状態でドラムが回転することとなり、瞬間的に大きな振動を発生することとなり、それを防止するために低回転の状態からボールを移動させるようにしたことが特許文献１に記載されている。

特許文献１においては、内部に粘性液体とボールを収容したレース（環状容器）において、その内部の背面側に突起部とさらに一段大きいガイド部を設けボールと突起部に隙間を設け、その突起部が粘性液体に流動を促進し、その促進に応じてボールも促進されることで、ドラムの低回転時から粘性液体とともにボールも移動することができる。その結果、低回転時に急激なボールの移動による異常振動を抑制している。

特開２００８−１５７３３９号公報

しかしながら、従来の構成では、環状容器内の突起部およびガイド部は、その形状からガイド部を中心に設けてボールを支え、その両側に突起部を設けることで隙間を設ける構造としている。そのため、環状容器の構造がコの字形状に蓋部を設けていることから、製造上、突起部は環状容器内の背面側または蓋部にしか設けることができない。

また、側面側では環状容器の金型成型上、困難である。従って、背面または蓋部に設けた突起部では、回転円周上に対し背面部または正面部から粘性液体の流動をボールに加えることとなり、円周方向とその垂直方向とに分力されるため、流動を与える力として効率が低下するという課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、転動体（ボール）に効率よく抗力を与える突起体を環状容器内の円周上の内周面に設ける構造とすることで、粘性の温度変化の小さい低粘性液体において、広い温度範囲の条件でも安定かつ同一の条件で転動体に効率よく抗力を加えることで、洗濯物のアンバランス量を検知する場合も安定した転動体動作の条件で検知することができ、洗濯物のアンバランス量が少ない場合や多い場合でも共振回転速度通過時にはドラムの振動を低く抑え、効率よくアンバランス解消動作をおこなうことができるドラム式洗濯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、水平または傾斜したドラム軸まわりに回転可能に回転軸により支持された洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを収容する水槽と、前記ドラムに配置された環状容器、前記環状容器内を移動可能な転動体、前記環状容器内に封入される液体を有して前記ドラムの回転時に洗濯物のアンバランスによる振動を軽減するボールバランサと、前記ドラムを回転駆動する駆動モータとを備え、前記ボールバランサは、前記環状容器内部に、回転方向に面する面積と回転逆方向に面する面積が異なるように構成した突起体を備えるものである。

内部の液体に抗力を加える突起体の形状を回転進行方向に面する面と逆方向に面する面とで面積がを異なるように構成することにより、進行方向に対して最適な推進力を粘性液体に加えることができ、必要なドラム回転数にあわせて突起体の形状を容易に変更させることができる。したがって、転動体の移動速度を容易に調整でき、進行方向により抗力を大きくする場合は進行方向に面する面積を大きくし、抗力を小さくする場合には面積を小さくするなど、必要な抗力に応じて突起体の形状を設定できるので、安定した転動体動作を行ってアンバランス解消動作を行うことができる。

また、一定の回転数以下で動作する洗濯工程や乾燥工程ではドラムの回転方向が正回転、逆回転をおこなうため、突起体の進行方向と逆方向の面積が異なる場合、転動体に加わる抗力が正回転、逆回転で異なることになるが、転動体がドラムと共回りすることがなく、環状容器内の底部に偏っているため、進行方向と逆方向とで面積が異なることによる影響がない。しかし一定回転数で運転する脱水工程では、あらかじめ回転方向が正回転または逆回転のどちらかに決まっているので、その回転方向に突起体の面積の大小を決めておくことができ、突起体による抗力が必要な脱水工程の起動においては、突起体の進行方向と逆方向の面積をあらかじめ決めて設定しておくことで容易に抗力による適切な推進力を得ることができる。

さらに、アンバランスの補正力を最大限に生かすことができるとともに、転動体に対して突起体が垂直に面することで、効率よく粘性液体に抗力を加えることで転動体に抗力を与え、容易かつ効率よく転動体を移動させることで、低粘性の粘性液体であっても安定した転動体の動作をおこなうことができる。

本発明のドラム式洗濯機は、粘性液体および転動体を封入した環状容器を有するボールバランサを設けたドラム式洗濯機において、転動体の移動動作を安定的に行わせることで、低速回転から高速回転までの動作を急激な振動増大等を発生させず、効率よくアンバランス解消動作をおこなうことができる。

本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の側面断面図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機のボールバランサの正面図（ｂ）同ボールバランサの下部の内周面図 同ボールバランサの実施例１の突起体の正面視した断面図 同ボールバランサの実施例２の突起体の正面視した断面図 同ボールバランサの実施例３の突起体の断面図 本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の制御ブロック図 本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機のボールバランサの動作模式図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機のボールバランサの停止時の転動体の状態を示す図（ｂ）同ボールバランサのアンバランス状態検知時の一定回転数における転動体の状態を示す図

第１の発明のドラム式洗濯機は、水平または傾斜したドラム軸まわりに回転可能に支持された洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを収容する水槽と、前記ドラムに配置された環状容器、前記環状容器内を移動可能な転動体、前記環状容器内に封入される液体を有して前記ドラムの回転時に洗濯物のアンバランスによる振動を軽減するボールバランサと、前記ドラムを回転駆動する駆動モータとを備え、前記ボールバランサは、前記環状容器内部に、回転方向に面する面積と回転逆方向に面する面積が異なるように構成した突起体を備えるものである。

この構成により、環状容器内に収容される液体が温度変化の小さい低粘性であった場合に、突起体が低粘性液体に抗力を発生させ、その抗力により押された液体が転動体を移動させるように働き、低粘性の液体時に転動体を容易に移動させることができる。さらに低粘性の液体は温度変化範囲が小さく、高粘性液体に比べ広い温度範囲で使用できる。しかし、低粘性であるために転動体を移動させる抗力が小さく液体のみが移動しやすい。そこで、環状容器の内部に回転方向に面する面積と回転逆方向に面する面積が異なるように構成した突起体を設けることで、進行方向に対してさらに大きな抗力を発生させてより大きな抗力を転動体に加えることができ、転動体の移動を容易にすることができることで、脱水起動時に最適な回転数で転動体を移動させることができるとともに、アンバランス状態を検知する際の転動体を移動させない回転数をも容易に設定することができる。

さらに、転動体の移動する円周方向に対して突起体が垂直方向に位置することから、低粘性の液体であっても転動体に作用する抗力を最大限に発生させることで効率よく転動体を移動できる。

その結果、低粘性の液体を収容した安定したバランサとして機能させることができ、本来の脱水起動時から高速回転までの広い範囲で安定した動作をおこない、洗濯物によるアンバランスを解消する動作を効率よくおこなうことができる。

第２の発明のドラム式洗濯機は、水平または傾斜したドラム軸まわりに回転可能に支持された洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを収容する水槽と、前記ドラムに配置された環状容器、前記環状容器内を移動可能な転動体、前記環状容器内に封入される液体を有し、前記ドラムの回転時に洗濯物のアンバランスによる振動を軽減するボールバランサと、前記ドラムを回転駆動する駆動モータとを備え、前記ボールバランサは、前記環状容器内部に、ドラム軸正面側の高さとドラム軸背面側の高さが異なるように構成した突起体を備えるようにしたものである。

この構成により、回転方向において、より推進力を向上させて、転動体を移動させることができ、粘性液体に転動体の移動する円周上方向に対して垂直に抗力を与えることが容易で、かつ転動体と突起体を接触させずに効率よく回転数に応じた転動体の移動をさせることができる。

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は本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の側面断面図である。ドラム式洗濯機本体１の内側には、有底円筒状の水槽２が収容されている。水槽２はバネ２４とダンパ１９によって弾性的に支持されている。水槽２の内部には有底円筒状のドラム３が収容されている。ドラム３は、ドラム式洗濯機正面側には、水槽２の開口部２ａを通してドラム３内に通じる開口部３ｂが設けられている。ドラム３は、ドラム軸３ａまわりに回転可能に回転軸１４により支持され、ドラム軸３ａは水平に構成されている。なお、ドラム軸３ａは正面側から底面側に向けて下向きに傾斜して配置されていてもよい。水槽２は開口部２ａを正面側とし、ドラム軸３ａに合わせて水平もしくは傾斜して配置される。

また、図１に示すように、ドラム式洗濯機本体１の内部で水槽２の下方には、ドラム３を回転駆動するための駆動モータ１２が取り付けられている。駆動モータ１２の回転駆動は、モータプーリ５からベルト６を介してドラム３の回転軸１４に設けられたドラムプーリ４に伝達される。これにより、駆動モータ１２がドラム３を回転駆動する。

ドラム３の内部には洗濯物１８を持ち上げて落とすことができるバッフル７が設けられている。ドラム３が回転駆動されることにより、バッフル７によって持ち上げられた洗濯物１８は、ドラム３の上部から水面等に叩きつけられ、叩き洗いの機械力によって洗浄がなされる。さらに、ドラム３には複数の透孔２０が設けられている。透孔２０を介して水槽２からドラム３内に通水および通気ができる。また、ドラム式洗濯機本体１の正面側には、開口部３ｂに対応させて扉２１が開閉自在に設けられている。水槽２の開口部２ａは、その口縁に環状のシール材（図示せず）が装着されている。シール材の前面側は扉２１の背面側に当接して密閉し、上下左右、前後に揺動する水槽２の開口部２ａが動いても、シール材が変形し扉２１の背面側へ押圧するので密閉性が維持されている。

ドラム３の正面側には、ボールバランサ８が設けられている。図２（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機のボールバランサ８の正面図、図２（ｂ）はボールバランサ８の内周面を示す図、図３はボールバランサ８の突起体１１の実施例１の正面視した断面図、図４はボールバランサ８の突起体１１の実施例２の正面視した断面図、図５はボールバランサ８の突起体１１の実施例３の断面図である。ボールバランサ８は、ドラム３の正面側に配置された環状容器８１と、環状容器８１内を移動可能な金属からなる複数のボール９（転動体）と、環状容器８１内に貯留される粘性液体２３とを有している。リング状となる環状容器８１はドラム軸３ａと軸線を一致するように設置されている。

さらに図２（ｂ）に示すように、環状容器８１の内周面８ａと外周面８ｂの間をボール９が移動するように構成され、さらに環状容器８１の内周面８ａ側のドラム軸３ａ方向の片側一方にのみ突起体１１を設け、粘性液体２３は、その突起体１１および環状容器８１の内周面８ａおよび外周面８ｂの空間に収容されて自由に移動することができる。図２（ｂ）では突起体１１を内周面８ａ上でかつドラム軸正面側Ａに配置した図を示しているが、ドラム軸背面側Ｂに設けることでも得られる効果は同じである。また、突起体１１をここでは、ドラム軸３ａ方向の片側一方のみに設けた構成を示しているがそれに限定するも
のではない。

また、図２（ｂ）の右側の図に示すように、環状容器８１はコの字部８１ａと蓋部８１ｂとから形成され、樹脂成型品であるため、突起体１１をドラム軸３ａ方向の片側一方にのみ設けることは可能な構造である。ここでは、ドラム軸正面側Ａに蓋部８１ｂを設けているがドラム軸背面側Ｂに蓋部８１ｂを設けても同じである。

本実施の形態における突起体１１の実施例１は、図３の環状容器８１内部の突起体１１をドラム軸正面側Ａから見た断面図に示すように、ドラム３の回転方向の進行方向に面する突起Ａ面１１Ａの面積は進行方向の逆方向に面する突起Ｂ面１１Ｂの面積よりも大きくした場合を示している。

また、本実施の形態における突起体１１の実施例２は、図４の環状容器８１内部の突起体１１をドラム軸正面側Ａから見た断面図に示すように、ドラム３の回転方向の進行方向に面する突起Ｄ面１１Ｄは、進行方向に凹状の形状を設けるとともに、その面積を進行方向の逆方向に面する突起Ｃ面１１Ｃの面積よりも大きくした場合を示している。進行方向側に凹状の形状を設けることで粘性液体２３による抵抗を大きくすることで、さらに進行方向へ抗力を加えることができる形状としている。

また、本実施の形態における突起体１１の実施例３は、図５の環状容器８１内部の進行方向の断面図に示すように、ドラム軸３ａ方向の一方に設けた突起体１１の断面形状を、ドラム軸３ａの一方側にある突起体Ａ点１１１Ａの高さともう一方の突起体Ｂ点１１１Ｂの高さが異なる形状にしている。本実施例では、ドラム軸背面側Ｂの突起体Ｂ点１１１Ｂの高さをドラム軸正面側Ａの突起体Ａ点１１１Ａの高さより高い形状にしているが、逆であってもよい。このように、突起体１１の高さを進行方向に対してドラム軸３ａ方向で高さを異なるようにすることで、粘性液体２３に加える推進力を調整することができる。

ボール９の動きを制御するために、環状容器８１の内部には粘性液体２３が貯留されている。本実施の形態１では低粘性で温度変化による粘性変化が小さく、引火性の無い塩化カルシウム水溶液が用いられている。なお、他の粘性のある液体で低粘性で温度変化が小さく、引火性の無いものであれば同様の効果が得られることから、塩化カルシウム水溶液の他に、水、塩水、シリコンオイル等の油類が使用可能であるが、これらに限定するものではない。

次に、駆動モータ１２等を制御し、洗い、すすぎ、脱水等の工程を制御する制御部１３の詳細を図６により説明する。図６は本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の制御ブロック図である。制御部１３は、駆動モータ１２の駆動の指示はもちろん、振動検知部１０など各種センサ出力を含め、すべての入出力制御をタイマーで管理できるシステムを具備している。

ドラム３やボールバランサ８のアンバランスに起因して生じる振動を検知する振動検知部１０は、水槽２の正面側の上部に設けられている。なお、振動検知部１０の取り付け位置は、水槽２の背面側の上部でも同様な効果が得られることから、これに限定するものではない。また、その他、ドラム３や駆動モータ１２等の振動系の振動を検知することができれば、どこに取り付けられていてもよい。

振動検知部１０は、洗い、すすぎ、脱水などの一連の工程における水槽２の振動を検知するものである。各工程での振動値を制御部１３が分析した後、駆動モータ１２に対して指令を出すことで、最適なモータ制御を行っている。振動検知部１０は、少なくとも一つの加速度センサを有し、水槽２の上下方向、左右方向、前後方向のうちの少なくとも一つ
の方向の振動を検知している。なお、加速度センサとしては、半導体加速度センサ、圧電型加速度センサなどのいずれでも良く、さらに多軸（２軸もしくは３軸）方向の加速度センサでも良い。

電流検知部１０１は、駆動モータ１２に印加する電流の値を検知する。制御部１３は、電流検知部１０１で検知した電流に基づき、環状容器８１内のボール９の移動状態を検知して判断する。制御部１３はハードウェア構成として、ＣＰＵ、メモリ、ドライバ回路などを具備した電気回路であり、制御部１３内のメモリに記憶させたプログラムに従って、駆動モータ１２などの周辺機器を動かしている。

アンバランス状態に応じた脱水起動方法を判定する判定部１３１は、駆動モータ１２の回転数および電流検知部１０１の電流値変動からドラム３の回転位置を検出する回転位置検知部１０３と、衣類量を電流検知部１０１の値から判断する衣類量判定部１０２と、ドラム３の回転が一定回転数以下の時（例えば、ここでは１２０ｒｐｍ時にボールバランサ８内のボール９がドラム３と共回りしない場合）に、ドラム３内の洗濯物１８によるアンバランス状態を電流検知部１０１がドラム３の回転方向のどの位置に位置し、振動検知部１０の振動値からドラム３の奥行き方向の位置を判定するアンバランス位置算出手段３０と、振動検知部１０の振動値から洗濯物１８によるアンバランス量を検知するアンバランス量算出手段３１とから構成される。

次に、図７は本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の環状容器８１とその環状容器８１内のボール９と粘性液体２３とを近似的に短い区間の距離を直線として表したものを示している。突起体１１により粘性液体２３は進行方向に掻きあげられながら推進力１１０を発生させ、その推進力１１０が抗力１１１となってボール９を進行方向へ移動させる。

環状容器８１とボール９と粘性液体２３とその流速とによって決定される抗力１１１は下記の近似式（１）によって表現される。
Ｄｐ＝Ｃｄ・Ｓ・（ρ・Ｖ＾２）／２・・・・・（１）
Ｄｐは抗力１１１の値、Ｃｄは粘性液体２３の粘性係数、Ｓはボール９の投影面積、ρは摩擦抵抗、Ｖは流速であり、抗力１１１の値Ｄｐが流速Ｖの二乗に比例していることから粘性液体２３の流速により決まり、流速はボール９と環状容器８１の隙間および粘性液体２３の粘性により決まる。

以上のように構成されたドラム式洗濯機のボールバランサ８について、以下、その動作について図１〜図５を用いて説明する。まず、図１〜図６において、ドラム式洗濯機が排水後に脱水を行う場合、制御部１３の指令により駆動モータ１２に駆動電圧を印加させる。制御部１３は、駆動モータ１２を低速回転から高速回転に動作させ、ドラム３の回転速度を徐々に上昇させる。このとき、駆動モータ１２が永久磁石同期モータであるため、駆動モータ１２のロータ位置を検知する。これにより、駆動モータ１２の脱調を防止することで安全、かつ高速に回転速度を上昇させることができる。

次に、環状容器８１内の粘性液体２３は、例えば、ドラム式洗濯機の使用温度範囲が５℃から４０℃である場合、また、給水に温水を使用する場合にはドラム３内の温度は、６０℃まで上昇する。さらにドラム式洗濯機の内部でヒータにより温水を作る場合には、最大９０℃までの温度が想定される。従って、寒冷地の０℃（水が凍らない限界）から最高温度９０℃までの温度範囲で変化することが想定される場合に、粘性液体２３の粘性が大幅に変化する場合、環状容器８１内のボール９の移動速度に粘性液体２３の粘性が影響する。

図８は本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機のボールバランサ８の動作模式図であり、図８（ａ）は、アンバランス状態検知工程前の停止状態におけるボールバランサ８の状態を示すもので、底部にボール９が偏っている状態を示す。図８（ｂ）は、アンバランス状態検知工程における低速回転数でボール９がドラム３と共回りしない状態で左側部にボール９が偏って位置し、維持されている状態を示している。なお、ドラム３の回転方向は、ドラム３やボールバランサ８を正面視して時計回りに回転している。

まず、脱水工程開始前に、制御部１３は洗濯物１８によるアンバランス状態を把握し、脱水起動時にアンバランス状態に応じた起動方法を選定する。アンバランス状態を把握するために、ドラム３を低速の一定回転数（洗濯物１８がドラム３の内壁に張付き状態でかつ水槽２の共振回転数以下の回転数、例えば１２０ｒｐｍ）で回転させる。その際、図８（ｂ）に示すようにボール９が環状容器８１の底部または左側部に位置する（図はドラム３が右回転時の場合を示し、左回転であればボール９は右側部に位置して固定し、ドラム３と共回りしない）。

次にこのボール９の影響がない状態で、振動検知部１０が検知する振動値からアンバランス位置算出手段３０およびアンバランス量算出手段３１によって洗濯物１８のアンバランス状態を検知する。その算出結果から、アンバランス状態に応じた脱水起動方法を判定部１３１が判定し、同一回転数時にボール９が図８（ｂ）の左側部に位置している際に洗濯物１８のアンバランス状態のドラム３の回転円周上方向における回転位置を電流検知部１０１が駆動モータ１２の電流変動値から判定することで、ボール９と洗濯物１８のアンバランス状態位置を把握することで、ボール９の環状容器８１内の位置を制御し、水槽２およびドラム３の振動を最小化するように脱水起動をおこなう。

低速回転数（ここでは１２０ｒｐｍとしているが８０〜１５０ｒｐｍや水槽２の共振回転数以下であればよい）でのアンバランス状態を検知するためには、この低速回転数ではボール９が移動せず、さらにその回転数を超えた時点（例えば、ここでは１３５ｒｐｍ）でボール９が移動し、水槽２の共振回転数（ここでは２００〜２６０ｒｐｍとしているが、機体において異なる場合はその機体の共振回転数以下に合わせればよい）より低い回転数でボール９を移動する必要がある。そのため、低速回転数（例えば、ここでは１２０ｒｐｍ）の回転数でボール９が移動せず、それ以上の回転数（例えば、ここでは１３５ｒｐｍ）で移動する条件を設ける必要がある。

しかし、粘性液体２３の粘性が高粘性では、温度変化時（０℃〜９０℃）では粘性変化が大きく、低速の回転数では、ボール９が移動する場合と移動しない場合とが発生し、同一の低速回転数（例えば、１２０ｒｐｍ）を固定することができない。従って、ボール９が移動し、ドラム３と共回りする場合は、アンバランス状態の検知が正しくできない。さらに共回りをしていることでボール９が環状容器８１の底部に維持されていないために回転円周方向のアンバランス位置を検知する回転位置検知部１０３の回転位置を検知することができない。その結果、脱水起動時に起動するタイミングが検知できないため、起動時にアンバランス状態の位置に対向した状態でボール９を位置させ、起動することができない。

上記の粘性液体２３の高粘性による問題点は、低粘性の粘性液体にすることで温度変化時の粘性変化を小さくすることができるため、同一の低速回転数でボール９を移動させないことは可能である。しかし、環状容器８１の内周面８ａに突起体１１を設けない（内周面８ａを平面に構成した）場合では、ボール９と環状容器８１内の隙間を小さくする必要があるが製造上の限界もあり、実現可能な隙間であった場合、ボール９がドラム３と共回りする回転数が水槽２の共振回転数（例えば２００〜２６０ｒｐｍ）を超えるなど、振動をさらに大きくすることとなり、環状容器８１内周面８ａの形状を平面とすることでは低
粘性の粘性液体は使用できない。

また、粘性液体２３の量を増量した場合、低粘性であるため、ボール９が簡単には移動しないことにより１００〜１５０ｒｐｍの回転数ではボール９が移動せず、水槽２の共振回転数（例えば２００〜２６０ｒｐｍ）以上で移動するなどの課題があり、また、粘性液体２３の満水状態を維持することも、温度変化による膨張、収縮があるため実現困難であった。

しかしながら、本発明のドラム式洗濯機によれば、突起体１１を設けることにより、粘性液体２３が低粘性液体（例えば塩化カルシウム水溶液で４ｃＳｔ程度で、マイナス３０℃でも凍らない状態）であっても、突起体１１が発生させる流速の加速によりボール９への抗力１１１を発生させることで、低粘性の粘性液体２３であって、温度変化が（例えば０〜９０℃）大きく変わった場合でも、粘性変化も小さく抗力によるボール９の移動速度もほぼ一定となり、安定して低速の回転数でボール９を環状容器８１の左側部に維持し、それ以上の回転数でかつ水槽２の共振回転数以下でボール９を移動させることができる。

さらに、実施例１もしくは実施例２のように、環状容器８１の内部に回転方向に面する面積と回転逆方向に面する面積が異なるようにした突起体１１を備えることにより、突起体１１により回転時に発生する推進力１１０としてボール９に対して推進方向に、より大きな推進力を加えることができ、ボール９に抗力１１１が働くことで、より早い速度でボール９が移動する。従って、ドラム３に対してボール９の共回り回転数も低下し、所望の回転数である１２０ｒｐｍ近傍よりやや高い回転数で維持することができる。その結果、低粘性の粘性液体２３を使用し、上記の特徴ある形状の突起体１１を設けることで、温度変化が大きい場合でも、下限の共回り回転数を維持し、安定した共回り回転数を実現できる。

また、実施例３のように、環状容器８１の内部にドラム軸正面側Ａとドラム軸背面側Ｂとで高さが異なるようにした突起体１１を備えることによっても、上記と同様の効果を得ることができる。

従って、ドラム３の回転数を一定回転数（ここでは１２０ｒｐｍとし、ドラム３内の洗濯物１８がドラム３内壁に張付き状態でボール９は環状容器８１内の底部近傍に固定され、共回りしない回転数）とした際に、安定した振動検知部１０の振動値を測定することができ、アンバランス位置算出手段３０およびアンバランス量算出手段３１が正確にアンバランス量および位置を検知することができる。さらに回転位置検知部１０３が洗濯物１８の円周上方向のアンバランス位置をボール９の影響なく検知することができ、安定したドラム３の円周上のアンバランス位置についても把握することができる。

次に、図２（ａ）と（ｂ）および図３〜図７を用いて突起体１１の構造とその動作、作用について説明する。図２（ａ）は、ボールバランサ８の正面視したもので、環状容器８１内の底部にボール９および粘性液体２３を収納し、環状容器８１の内周面８ａに突起体１１を設けている。ここでは、突起体１１がボール９と接触しない配置としている。環状容器８１の外周面８ｂには突起体１１を設けていない。突起体１１を環状容器８１の内周面８ａ側に設けることで、ボール９を環状容器８１の外周面８ｂ側に配置することができ、ボールバランサ８の補正力をより大きくすることができる。ボール９を内周面８ａ側に配置した場合では、円周方向の半径から突起体１１の配置距離分の半径を短くすることとなり補正力が小さくなる。従って、突起体１１を内周面８ａに配置することが最も大きな補正力を発生させ、さらにボール９への粘性液体２３による抗力を効率よく加えることができる。

図２（ｂ）は、環状容器８１の下部の内周面８ａを示した図である。左側の図は上面図、右側の図は断面図である。環状容器８１の内周面８ａは、ドラム３のドラム軸３ａ方向において、例えば、ドラム３の奥側をドラム軸背面側Ｂ、手前をドラム軸正面側Ａとした場合、突起体１１は、この場合、ドラム軸正面側Ａにのみ設けている。さらにボール９が直接突起体１１に接触しないように内周面８ａの幅と突起体１１の幅は、常に突起体１１の幅が小さくなるように配置している。この突起体１１は突起体１１の進行方向に対面する面の面積と進行逆方向に対面する面の面積が異なるような形状としている。

ここでは、突起体１１の形状を三角形の山状の形状を進行方向と逆方向で異なる形状としたものを等間隔で配置しているが、その形状はこれに限定するものではなく、ボール９への抗力が発生するものであれば同等の作用を発生することが可能である。また、その抗力によるボール９の移動がドラム３の回転数を所望の回転数となるように調整するものであればこの形状に限定するものではない。

図３は、環状容器８１の実施例１の突起体１１の形状をドラム軸方向から見た断面図である。図３に示すように、実施例１では突起体１１の進行方向の突起Ａ面１１Ａの面積が大きく、進行方向の逆方向にある突起Ｂ面１１Ｂの面積が小さくなるようにした形状である。このようにすることで、進行方向に面する面積を大きくすることで粘性液体２３への推進力を高めることができ、その粘性液体２３の推進力によりボール９への抗力１１１をより大きくすることにより、より早く移動させることができる。

すなわち、進行方向に対してさらに大きな抗力を発生させてより大きな抗力をボール９に加えることができ、ボール９の移動を容易にすることができることで、脱水起動時に最適な回転数でボール９を移動させることができるとともに、アンバランス状態を検知する際のボール９を移動させない回転数をも容易に設定することができ、洗濯物１８によるアンバランスを解消する動作を効率よくおこなうことができる。

次に、図４は、環状容器８１の実施例２の突起体１１の形状をドラム軸方向から見た断面図である。図４に示すように、実施例２では突起体１１の進行方向の突起Ｄ面１１Ｄの形状を凹状に構成することで進行方向に面した突起体１１の突起Ｄ面１１Ｄの面積を大きくすることができる。従って、進行方向の逆方向にある突起Ｃ面１１Ｃの面積よりもさらに大きくすることができるので、突起Ｄ面１１Ｄを進行方向に面することで粘性液体２３をより多く捉えることができ、推進力を増加できる。その結果、推進力（流速）を増加した粘性液体２３により抗力１１１をより大きくすることで、ボール９をより早く移動することができる。

次に、図５は、環状容器８１の実施例３の突起体１１の進行方向から見た断面図である。その環状容器８１の内部にある突起体１１の形状は、ドラム軸３ａの一方方向の突起体１１の高さ（突起体Ａ点１１１Ａの高さ）ともう一方の突起体１１の高さ（突起体Ｂ点１１１Ｂの高さ）を異なる高さとしている。そのようにすることで、ボール９に加える抗力１１１の大きさは粘性液体２３の流速で決まるため、その流速を突起体１１の高さを調整することで最適化することができる。高さを異なるようにしてボール９と突起体１１の隙間を調整することで粘性液体２３の流速を調整することが可能となるため、突起体Ａ点１１１Ａと突起体Ｂ点１１１Ｂの高さを異なる高さとすることで、この調整が容易にできる。

また、ここでは図５に示すように、ドラム軸正面側Ａの突起体Ａ点１１１Ａの高さをドラム軸背面側Ｂの突起体Ｂ点１１１Ｂの高さより低くしているが、逆の場合でもよい。また、突起体Ｂ点１１１Ｂの高さを突起体Ａ点１１１Ａよりも高くし、その突起体Ｂ点１１１Ｂの高さを内周面８ａよりも高くし、ボール９に突起体１１が接触しない高さにするこ
とであっても同じ作用効果を得ることができる。

次に、図７に示すように、隣同士の突起体１１に挟まれた粘性液体２３を突起体１１が進行方向に押し上げることで、粘性液体２３の流速Ｖを加速することができる。その結果、加速された流速Ｖにより、抗力１１１が近似式（１）に示したＤｐ値となって発生し、ボール９は、その抗力１１１に押されることで進行方向への推進力が増すこととなる。

従って、突起体１１がない場合にはボール９を移動できず、さらに高速の回転数（例えば２００ｒｐｍ以上）でボール９を移動させる必要が生じることとなり、水槽２の共振回転数（２００〜２６０ｒｐｍ）と重なる回転数であるため、振動検知部１０が検知する値が共振による振動が含まれるために正しいアンバランスの状態（位置と量）を検知することができない。

しかしながら突起体１１を設けることで、低粘性の粘性液体２３を使用する場合であっても、また低速回転数（例えば、１２０ｒｐｍを超える１３５ｒｐｍ）であってもボール９を移動することができるため、低速回転の１２０ｒｐｍで振動検知部１０が、正しくアンバランス状態（位置と量）を算出し、その後水槽２の共振回転数以下の低速回転数（例えば１３５ｒｐｍ）で、最適なボール９の配置をおこなう起動方法で脱水起動することで、アンバランス状態に応じた最適な脱水起動を実現することができる。

なお、上記で説明した複数の実施例については、これらを組み合わせてもよい。

以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、ボールバランサ８の環状容器８１内部に設けた突起体１１の面積を進行方向と逆方向で大きさ（面積）を異なるようにすることや突起体１１の高さを異なるようにすることで、温度変化時の粘性変化が小さく発火性のない低粘性の粘性液体２３とボール９（転動体）を収容したボールバランサ８を使用した際に、所望のアンバランス状態検知に必要な、洗濯物１８がドラム３内壁に張付き状態で、水槽２の共振回転数以下の回転数に調整が容易におこなえ、脱水起動時に水槽２の共振回転数以下の回転数で起動が可能な条件に実現することができる。

すなわち、以上の構成により、環状容器内に収容される液体が温度変化の小さい低粘性であった場合に、突起体が低粘性液体に抗力を発生させ、その抗力により押された液体が転動体を移動させるように働き、低粘性の液体時に転動体を容易に移動させることができる。

さらに低粘性の液体は温度変化範囲が小さく、高粘性液体に比べ広い温度範囲で使用できる。しかし、低粘性であるために転動体を移動させる抗力が小さく液体のみが移動しやすい。そこで、環状容器の内部に回転方向に面する面積と回転逆方向に面する面積が異なるように構成した突起体を設けることで、進行方向に対してさらに大きな抗力を発生させてより大きな抗力を転動体に加えることができ、転動体の移動を容易にすることができることで、脱水起動時に最適な回転数で転動体を移動させることができるとともに、アンバランス状態を検知する際の転動体を移動させない回転数をも容易に設定することができる。

さらに、転動体の移動する円周方向に対して突起体が垂直方向に位置することから、低粘性の液体であっても転動体に作用する抗力を最大限に発生させることで効率よく転動体を移動できる。

その結果、低粘性の液体を収容した安定したバランサとして機能させることができ、本来の脱水起動時から高速回転までの広い範囲で安定した動作をおこない、洗濯物によるア
ンバランスを解消する動作を効率よくおこなうことができる。

本発明にかかる洗濯機は、洗濯物のアンバランス状態を正確に把握し、ボールバランサの温度特性を良化し、起動時および定常時ともに振動を良くするために、低速回転数でアンバランス状態の検知を安定しておこない、脱水起動時の振動を抑制することができることから、家庭用、業務用のドラム式洗濯機やクリーニング装置として有用である。

１ ドラム式洗濯機本体
２ 水槽
３ ドラム
３ａ ドラム軸
７ バッフル
８ ボールバランサ
８ａ 内周面
８ｂ 外周面
９ ボール（転動体）
１０ 振動検知部
１１ 突起体
１１Ａ 突起Ａ面
１１Ｂ 突起Ｂ面
１１Ｃ 突起Ｃ面
１１Ｄ 突起Ｄ面
１２ 駆動モータ
１３ 制御部
１４回転軸
１８ 洗濯物
２３ 粘性液体（液体）
８１ 環状容器
１０１ 電流検知部
１１１ 抗力
１１１Ａ 突起体Ａ点
１１１Ｂ 突起体Ｂ点

Claims (2)

1. 水平または傾斜したドラム軸まわりに回転可能に回転軸により支持された洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを収容する水槽と、前記ドラムに配置された環状容器、前記環状容器内を移動可能な転動体、前記環状容器内に封入される液体を有し、前記ドラムの回転時に洗濯物のアンバランスによる振動を軽減するボールバランサと、前記ドラムを回転駆動する駆動モータとを備え、前記ボールバランサは、前記環状容器内部に、回転方向に面する面積と回転逆方向に面する面積が異なるように構成した突起体を備えるドラム式洗濯機。
2. 水平または傾斜したドラム軸まわりに回転可能に回転軸により支持された洗濯物を収容するドラムと、前記ドラムを収容する水槽と、前記ドラムに配置された環状容器、前記環状容器内を移動可能な転動体、前記環状容器内に封入される液体を有し、前記ドラムの回転時に洗濯物のアンバランスによる振動を軽減するボールバランサと、前記ドラムを回転駆動する駆動モータとを備え、前記ボールバランサは、前記環状容器内部に、ドラム軸正面側の高さとドラム軸背面側の高さが異なるように構成した突起体を備えるドラム式洗濯機。

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