JP6236627B2

JP6236627B2 - ドラム式洗濯機

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Publication number: JP6236627B2
Application number: JP2013238465A
Authority: JP
Inventors: 友弘藤井; 明宏細川; 松本　俊成; 俊成松本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2033-11-19
Also published as: JP2015098895A

Description

本発明は、水平又は傾斜した回転軸を有するドラム内で洗濯物の洗い、すすぎ、脱水を行うドラム式の洗濯機に関する。

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、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場合がある。脱水工程中にアンバランスな状態が発生した場合、ドラムの回転軸に偏った力が加わり、振動が発生する。振動の振幅は、回転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、洗濯機自身が移動する、また、騒音が激しいために所定の回転速度以上では運転することができなくなるなどの問題が発生する。

この問題を解決し、洗濯物のアンバランスによる振動を低減するために、ドラムに自動バランサ装置が設けられている。

自動バランサ装置としては、粘性流体（一般的にはオイルや塩化カルシウム水溶液）を使用した流体バランサ装置や、転動体（一般的な使用では金属球であり、以下、ボールと称する）を使用したボールバランサ装置が知られている。

流体バランサ装置は、ドラムの内周に、径方向に複数の層に分離して粘性流体を収納した環状容器を取り付けている。環状容器の各層内には、外周面から内周面側に向かって複数の隔壁を形成し、隔壁と内周面との間に粘性流体の通路を形成している。これにより、粘性流体の移動を隔壁により制限しながら、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粘性流体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。流体バランサ装置は、粘性流体がアンバランスを打ち消す位置に移動する速度が速く、アンバランスを短時間に解消することができる利点を有している。

また、ボールバランサ装置は、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。ボールバランサ装置は、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。ボールバランサ装置は、粘性流体に比較してボール自体が重いため、大きなアンバランスが発生した場合でも、アンバランスを軽減することができる利点を有している。

自動バランサ装置においては、ボールと粘性流体からなる移動体を封入する構成とすることが知られている。この構成により、流体バランサ装置とボールバランサ装置の長所を兼ね備えた構成とすることができる。

水平または傾斜した回転軸を有するドラム式洗濯機においては、ドラムの前端側でアンバランスが生じる場合や、ドラムの後端側でアンバランスが生じる場合がある。そのため、ドラムの前端部と後端部に自動バランサ装置が配設されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−１２２５７６号公報

しかしながら、水平または傾斜した回転軸を有するドラム式洗濯機においては、アンバランスによる偏心荷重は、ドラムの前後方向の異なる位置、異なる重量が発生する。従って、アンバランスが、ドラム内部にどのように発生しているか不明である。

このようなドラム式洗濯機において、起動時において、アンバランスの原因となる洗濯物の位置に対する自動バランサ装置の移動体の位置が特定できないため、ドラムの前端部および後端部に自動バランサ装置を配設した構成においては、自動バランサ装置の動作が不確実になり、短時間で確実に振動を低減することが困難な問題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、短時間で確実に振動の低減を図る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回転軸により回転可能に支持されたドラムと、前記ドラムを回転駆動する駆動モータと、前記ドラムを収容する水槽と、転動体および／または粘性流体からなる移動体を収納する環状容器を有し、前記ドラムの前端部と後端部に配設されるバランサとを備え、前記ドラムの回転起動時に、前端部の前記バランサの環状容器内の移動体と後端部の前記バランサの環状容器内の移動体とが異なる回転数で環状容器の底部から最上部の間に留まる滑り状態から環状容器最上部を超えて移動開始するようにしたものである。

また、本発明のドラム式洗濯機は、
水平または傾斜した回転軸により回転可能に支持されたドラムと、前記ドラムを回転駆動する駆動モータと、前記ドラムを収容する水槽と、転動体および粘性流体からなる移動体
を収納する環状容器を有し、前記ドラムの前端部と後端部に配置されるバランサとを備え、前端部に配置される前記バランサの環状容器内面に第１の突起体を形成し、後端部に配置される前記バランサの環状容器内面に第２の突起体を形成し、前端部の前記バランサの環状容器に形成する前記第１の突起体の数と、後端部の前記バランサの環状容器に形成する第２の突起体の数とを異ならせ、ドラムの回転起動時に、前端部の環状容器内の移動体と後端部の環状容器内の移動体が異なるドラム回転数で環状容器の底部から最上部の間に留まる滑り状態から環状容器最上部を超えて移動開始するようにしたものである。

本発明のドラム式洗濯機は、ドラムの前端部と後端部に備えたバランサの移動体を異なる位相で移動させることができ、短時間で確実に振動の低減を図ることができる。

本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の概略断面図本発明の実施の形態１におけるバランサの前端部側から見た断面図であり、（ａ）は前端部のバランサの断面図、（ｂ）は後端部のバランサの要部拡大断面図、（ｃ）は前端部のバランサの要部拡大断面図、（ｄ）は後端部のバランサの要部拡大断面図、（ｅ）は（ｃ）の垂直方向断面図本発明の実施の形態１におけるドラムを示し、（ａ）はドラムの概略構成図、（ｂ）は前端部のバランサの要部拡大断面図、（ｃ）は後端部のバランサの要部拡大断面図本発明の実施の形態１における転動体および粘性流体の動作を説明する概略図本発明の実施の形態１と対比説明する比較装置の概略構成図本発明の実施の形態１における洗濯槽の振動値を示す図本発明の実施の形態１における転動体の移動開始回転数と粘性流体の液量との関係を示す図本発明の実施の形態１におけるバランサの環状容器と転動体との隙間と、転動体移動開始回転数と、粘性流体の液量との関係を示す図本発明の実施の形態１における転動体の硬度と、転動体移動開始回転数と、粘性流体の液量との関係を示す図

第１の発明は、水平または傾斜した回転軸により回転可能に支持されたドラムと、前記ドラムを回転駆動する駆動モータと、前記ドラムを収容する水槽と、転動体および粘性流体からなる移動体を収納する環状容器を有し、前記ドラムの前端部と後端部に配置されるバランサとを備え、前端部に配置される前記バランサの環状容器内面に第１の突起体を形成し、後端部に配置される前記バランサの環状容器内面に第２の突起体を形成し、前記前端部の前記バランサの環状容器に形成する前記第１の突起体の数と、前記後端部の前記バランサの環状容器に形成する第２の突起体の数とを異ならせ、ドラムの回転起動時に、前端部の環状容器内の移動体と後端部の環状容器内の移動体が異なるドラム回転数で環状容器の底部から最上部の間に留まる滑り状態から環状容器最上部を超えて移動開始するようにしたものである。

この構成により、ドラムの前端部のバランサの移動体と後端部のバランサの移動体とが異なるドラムの回転数で環状容器最上部を超えて回転移動を開始することにより、前端部と後端部の移動体が異なる位相で移動するため、ドラムの振動増長を抑制することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記第１の突起体と第２の突起体を異なる形状としたものである。

この構成により、簡単な構成で、本発明の効果を達成することができる。

第３の発明は、特に第１の発明において、前記第１の突起体間の空間の容積と、第２の突起体間の空間の容積とを異ならせたものである。

第４の発明は、特に第１の発明において、前記第１の突起体の粘性流体に対する推進力と、前記第２の突起体の粘性流体に対する推進力を異ならせたものである。

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案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概略断面図である。ドラム式洗濯機１の内部には、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。ドラム式洗濯機１の正面側には、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３を回転支持する回転軸３ａが略水平方向となるように配設されている。洗濯物１８の取り出し易さや、洗浄時の節水性を考慮する場合には、ドラム３が傾斜するように、回転軸３ａを正面側から底面側に向けて下向きに傾斜して配置してもよい。

ドラム３の内部には、ドラム３の回転に伴って洗濯物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が回転駆動することにより、バッフル７によって持ち上げられた洗濯物は、ドラム３の上部から水面に叩きつけられ、叩き洗い（機械力）によって洗浄がなされる。さらに、ドラム３には、全周に複数の透孔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、洗濯機１の前面には、水槽２の開口部２ａを開閉自在に閉塞する扉２１が設けられている。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が動いた場合でも、シール材が変形して扉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を駆動する駆動モータ１２がベルト６を介して回転軸３ａに回転動力を加えることで、ドラム３は、水槽２内で回転する。ドラム３の回転時における水槽２の振動値を計測する振動検知部４０が、水槽２の上部前方に設けられている。

ドラム３の開口部３ｂ側を前端部、開口部３ｂの反対側を後端部として、前端部にバランサ８Ａが設けられ、後端部にバランサ８Ｂが設けられている。バランサ８Ａおよび８Ｂは、環状の容器状に形成されており、環状容器内に、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂ（本実施の形態では、４ｃＳｔ以下の低粘性の塩化カルシウム水溶液）と、転動体９Ａおよび９Ｂ（本実施の形態では、鋼球表面にゴムのコーティングをしたボール）を収容して構成している。転動体９Ａおよび９Ｂと、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂとにより移動体を構成している。

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１のドラム３の前端部に設けるバランサ８Ａの断面図である。図２（ｃ）は、バランサ８Ａの突起体２９Ａの要部拡大断面図である。図２（ｂ）は、ドラム３の後端部に設けるバランサ８Ｂの断面図である。図２（ｄ）は、バランサ８Ｂの突起体２９Ｂの要部拡大断面図である。図２（ｅ）は、図２（ｃ）の垂直方向断面図である。

図２（ａ）〜（ｅ）に示すように、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器内には、内周面２５と外周面２６との間に、転動体９Ａおよび９Ｂと、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂとが移動するように構成されている。バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器の内周面２５側には
、ドラム軸上の片側に突起体２９Ａおよび２９Ｂが複数設けられている。内周面２５の突起体２９Ａおよび２９Ｂが形成されていない平坦面は、転動体９Ａおよび９Ｂの半径よりも高く形成されている。また、突起体２９Ａおよび２９Ｂは、内周面２５の突起体２９Ａおよび２９Ｂが形成されていない平坦面から突出しないように、平坦面に対して少許奥まらせて形成されている。これにより、転動体９Ａおよび９Ｂが突起体２９Ａおよび２９Ｂに接触しないように構成している。

突起体２９ＡおよびＢは、鋸歯状に形成し、回転方向側の面が、法線に対して略直角になるように形成し、突起体２９ＡおよびＢ間に粘性流体１０Ａおよび１０Ｂが収納される空間を有している。突起体２９Ｂは、突起体２９Ａより低く形成されている。従って、ドラム３の回転に伴って突起体２９Ａが粘性流体１０Ａを押すように作用する力は、突起体２９Ｂが粘性流体１０Ｂを押すように作用する力よりも強くなる。突起体２９Ａおよび２９Ｂは、突起体２９Ａおよび２９Ｂ間の間隔が同じ間隔になるように形成している。突起体２９Ａおよび２９Ｂは、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器に同じ個数形成している。突起体２９Ａおよび２９Ｂは、突起体２９Ａおよび２９Ｂの高さが異なるのみとなるように形成している。

バランサ８Ａおよび８Ｂは、ドラム３が脱水工程時のドラム３の回転方向Ｃ１に回転すると、粘性流体１０Ａおよび８Ｂが集まっているドラム３の下方位置で突起体２９Ａおよび２９Ｂにより粘性流体１０Ａおよび１０Ｂを掬い上げながら回転し、突起体２９Ａおよび２９Ｂの回転方向側の面で粘性流体１０Ａおよび１０Ｂを押して推進力を与えるように作用する。

突起体２９Ａは、突起体２９Ｂより高く形成しているので、突起体２９Ａが粘性流体１０Ａに作用する推進力は、突起体２９Ｂが粘性流体１０Ｂに対して作用する推進力よりも強くなる。よって、バランサ８Ｂの粘性流体１０Ｂは、バランサ８Ａの粘性流体１０Ａに比較して少許遅い流速となる。

本実施の形態では、突起体２９Ａと突起体２９Ｂの高さを変えることにより粘性流体１０Ａおよび１０Ｂを押すように作用する力を変えているが、突起体２９Ａと突起体２９Ｂの高さを同じとし、突起体２９Ｂの回転方向側の面を法線に対して鈍角に形成してもよい。突起体２９Ｂが粘性流体１０Ｂを押すように作用する力は、突起体２９Ｂの回転側の面の法線に対する角度によって調整することができる。

図４は、バランサ８ＡおよびＢにおける転動体９Ａおよび９Ｂ、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの動作を説明する概略断面図である。

本実施の形態において、転動体９Ａおよび９Ｂの回転移動を開始する回転数（回転移動開始回転数）とは、バランサ８Ａおよび８Ｂの内部に収納された転動体９Ａおよび９Ｂがドラム３の回転数の上昇に伴って、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器の上方側に移動し、環状容器の最上部を越えて回転移動を開始する回転数をいう。

図４は、脱水工程におけるドラム３を示し、図４中、左側の状態は、ドラム３が停止している状態を示している。図４中、左下の１００Ａは、ドラム３の前端部に配設したバランサ８Ａの状態を示し、左上の１００Ｂは、ドラム３の後端部に配設したバランサ８Ｂの状態を示している。図に示すように、ドラム３が停止している状態では、転動体９Ａおよび９Ｂと、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂは、ドラム３の底部に偏っている。洗濯物１８のアンバランスも底部に偏った状態となっている。

図４中、中央は、ドラム３が正回転（Ｃ１）の方向に１２０ｒｐｍで回転している状態
を示している。この時、洗濯物１８のアンバランスがドラム３の内面に張り付いている状態とする。図４中、中央下の１０１Ａは、バランサ８Ａの状態を示し、中央上の１０１Ｂは、バランサ８Ｂの状態を示している。

ドラム３が回転を開始すると、ドラム３の回転数の上昇に伴って、バランサ８Ａおよび８Ｂ内の粘性流体１０Ａおよび１０Ｂが、遠心力によりバランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器の外周側に移動する。また、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂは、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器内面と粘性流体１０Ａおよび１０Ｂとの摩擦抵抗と突起体２９Ａおよび２９Ｂの作用により、ドラム３の回転方向側に移動する。

バランサ８Ａの突起体２９Ａは、突起体２９Ａは、突起体２９Ｂより高く形成されているため、突起体２９Ａが粘性流体１０Ａに作用する力は、突起体２９Ｂが粘性流体１０Ｂに作用する力より大きい。これにより、バランサ８Ａ内の粘性流体１０Ａは、バランサ８Ｂ内の粘性流体１０Ｂよりも早い流速となり、バランサ８Ａ内の粘性流体１０Ａは、バランサ８Ｂ内の粘性流体１０Ｂよりもドラム３の回転方向側に移動した状態となる。

ドラム３の回転数がさらに増大すると、やがて、バランサ８Ａ内の粘性流体１０Ａは、遠心力によりバランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器の最上部を越えて環状容器外周に張り付いた状態となる。

転動体９Ａおよび９Ｂは、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器内面との摩擦抵抗と、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの流速によってドラム３の回転方向側に移動する。バランサ８Ａの転動体９Ａは、突起体２９Ａに推進力を与えられる粘性流体１０Ａの作用によってバランサ８Ｂの転動体９Ｂよりもドラム３の回転方向側に移動する。

これにより、バランサ８Ａおよび８Ｂにおいて、転動体９Ａおよび９Ｂ、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂは、同期のずれた、非同期の状態で移動する。ドラム３の１２０ｒｐｍの回転数による遠心力では、転動体９Ａおよび９Ｂは、ドラム３の回転に共回りする状態にはなっていない。

図４中、右側の状態は、ドラム３の回転数が上昇し、ドラム３が正回転（Ｃ１）の方向に１４０ｒｐｍで回転している状態を示している。図４中、右下の１０２Ａは、バランサ８Ａの状態を示し、左上の１０２Ｂはバランサ８Ｂの状態の状態を示している。

ドラムの回転数の上昇に伴って、バランサ８Ａおよび８Ｂ内の粘性流体１０Ａおよび１０Ｂは、遠心力と、突起体２９Ａおよび２９Ｂの作用によって移動速度が増大し、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器外周により広がった状態となる。バランサ８Ａにおいては、粘性流体１０Ａに対する突起体２９Ａの作用が強いため、粘性流体１０Ａは、環状容器の外周部のほぼ全周にわたって張り付いた状態となる。

バランサ８Ａにおいては、転動体９Ａは、バランサ８Ａの環状容器内面との摩擦抵抗と粘性流体１０Ａの圧力によって、バランサ８Ａの環状容器の最上部に向かって押し上げられ、転動体９Ａが環状容器の最上部を越えて回転移動を開始する。

１４０ｒｐｍの回転数以上では、転動体９Ａがバランサ８Ａの環状容器の最上部を連続的に越えて回転移動し、転動体９Ａがバランサ８Ａの環状容器と共回りの状態（転動体９Ａと環状容器が同じ回転数もしくは転動体９Ａが環状容器からやや遅れた回転数で共に回転をする状態）となる。

バランサ８Ｂにおいては、ドラム３が１４０ｒｐｍで回転している状態では、転動体９
Ｂは、１２０ｒｐｍで回転している状態のときよりも上端部側に移動して、偏った状態で環状容器の底部から最上部までの間に留まった状態となる。バランサ８Ｂは、ドラム３の回転数が１６０ｒｐｍを超過すると、転動体９Ｂが回転移動を開始する。

本実施の形態では、バランサ８Ａの転動体９Ａは、ドラム３の回転数が１４０ｒｐｍ以上の状態で回転移動を開始し、バランサ８Ｂの転動体９Ｂは、ドラム３の回転数が１６０ｒｐｍ以上の状態で回転移動を開始するように設定している。

本実施の形態では、ドラム３の前端部に配設するバランサ８Ａの転動体９Ａが、ドラム３の後端部に配設するバランサ８Ｂの転動体９Ｂよりも先に回転移動を開始するようにしているが、ドラム３の後端部に配設するバランサの転動体が先に回転移動を開始するように、バランサ８Ａおよび８Ｂを前後逆にドラム３に取り付けるように構成してもよい。

次に、図５は、本実施の形態と対比するための比較装置である。比較装置は、同一構成のバランサ８Ａおよび８Ｂを用い、バランサ８Ａおよび８ＢのＡ面２７が同一方向を向くように、ドラム３の前端部および後端部に配設した構成である。バランサ８Ａおよび８Ｂの突起体２９は、本実施の形態の突起体２９Ａの形状としている。これにより、ドラム３が正回転方向（Ｃ１）に１４０ｒｐｍ以上の回転数で回転した状態で、転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動を開始する構成である。

図５に示す比較装置は、ドラム３が正回転方向に１４０ｒｐｍ以上の回転数で回転した状態で、転動体９Ａおよび９Ｂがバランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器の最上部を越えて回転移動を開始する。両方のバランサ８Ａおよび８Ｂの転動体９Ａおよび９Ｂがほぼ同時に回転移動を開始するため、転動体９Ａおよび９Ｂがアンバランスとして作用する。即ち、転動体９Ａおよび９Ｂが、ドラム３の前端部と後端部で同位相（円周状の同位相位置）に回転移動を行う。従って、ドラム３には、アンバランスを補正するべきバランサ８Ａおよび８Ｂの両方の補正量がアンバランス量として作用することになる。

ドラム３に対する洗濯物１８のアンバランス位置が、ドラム３の前端部と後端部の転動体９Ａおよび９Ｂの回転移動と同位相となった場合は、さらにアンバランス状態が増加することになり、振動を増長する状態となる。

図６は、本実施の形態と、図５に示す比較装置における、ドラム３の回転数と左右振動値を示している。左右振動値は、水槽２の上部前端部に設けた振動検知部４０により検出している。

また、Ｌ１は、起動時における振動値限度であり、ドラム式洗濯機１の水槽２が振動することによりドラム式洗濯機１の外枠と衝突することを防止するために設定された値である。また、時間Ｔ１は、起動時に１２０ｒｐｍでドラム３を回転させ、振動検知部４０の振動値を計測し、洗濯物１８のアンバランス状態を判定するための時間である。この回転数では、バランサ８Ａおよび８Ｂの転動体９Ａおよび９Ｂは、回転移動しない。

さらに、振動波形Ｓ２は、本実施の形態の振動波形を示し、振動波形Ｓ２１は、ドラム３が回転数１４０ｒｐｍで回転している状態（Ｒ１点：時間ｔ１１）である。ドラム３の前端部に配設したバランサ８Ａの転動体９Ａのみが回転移動を開始した状態の振動検知部４０の振動値変化を示している。また、振動波形Ｓ２２は、１６０ｒｐｍでドラム３が回転している状態（Ｒ２点：時間ｔ１２）である。振動波形Ｓ２２は、ドラム３後端部のバランサ８Ｂの転動体９Ｂが回転移動を開始した際の振動検知部４０の振動値変化を示している。

図６に示すように、時間Ｔ１経過後、ドラム３の回転数が１４０ｒｐｍとなると、バランサ８Ａの転動体９Ａがバランサ８Ａの環状容器の最上部を越えて回転移動を開始するため、水槽２の振動は、振動波形Ｓ２１に示すように増長することはない。ドラム３の回転数が１６０ｒｐｍまで上昇すると、バランサ８Ｂの転動体９Ｂが環状容器の最上部を越えて回転移動を開始する。転動体９Ｂの回転移動の開始時には、すでに転動体９Ａが回転移動している。従って、転動体９Ａと転動体９Ｂの回転移動は、ドラム３の円周方向に対する位相が異なる（重なり合わない）ため、振動波形Ｓ２２に示すように、ドラム３の振動は増長しない。その結果、水槽２の振動は、増長が抑制される。

また、例えば、洗濯物１８のアンバランス位置と転動体９Ｂの回転移動が同位相（重なり合った）位置に移動した場合には、転動体９Ａが転動体９Ｂに対して異なった位相（重なり合わない）に回転移動する。これにより、転動体９Ａが、洗濯物１８と転動体９Ｂによる合成されたアンバランス状態を補正するように作用し、ドラム３の振動の増長を抑制することができる。

以上の通り、前端部に位置するバランサ８Ａの転動体９Ａと、後端部に位置するバランサ８Ｂの転動体９Ｂとの間で、回転移動を開始する回転数に差を設ける構成としている。この構成により、ドラム３の振動の増長を防止することができる。これは、バランサ８Ａおよび８Ｂのそれぞれの環状容器内面に形成した突起体２９Ａと２９Ｂの形状を異ならせることで容易に実現することができる。

次に、図６の振動波形Ｓ１は、比較装置の振動波形を示すものである。比較装置は、ドラム３の前端部と後端部に配設したバランサ８Ａおよび８Ｂの転動体９Ａおよび９Ｂがドラム３の回転数１４０ｒｐｍ（時間ｔ１１）の状態で同時に回転移動を開始する。比較装置では、転動体９Ａおよび９Ｂが同位相で移動するために、バランサ８Ａおよび８Ｂの補正量を越えたアンバランス状態として動作し、振動検知部４０の振動値が増長していることがわかる。

図６に示す試験結果は、本実施の形態と比較装置のドラム３を一定回転加速度で、回転数を上昇させる場合を示している。本実施の形態は、回転加速度の条件を変えた場合であってもドラム３の回転数１４０ｒｐｍの状態でドラム３前端部のバランサ８Ａの転動体９Ａが回転移動を開始し、ドラム３の回転数１６０ｒｐｍの状態でドラム３後端部のバランサ８Ｂの転動体９Ｂが回転移動を開始する。なお、転動体９Ａが回転移動を開始する時間ｔ１１と転動体９Ｂが回転移動を開始する時間ｔ１２は回転加速度により変化する。

本実施の形態では、回転加速度を変化させた場合であっても、転動体９Ａが回転移動を開始する時間ｔ１１と転動体９Ｂが回転移動を開始する時間ｔ１２には、差が生じる。これにより、転動体９Ａと転動体９Ｂが回転移動する位置は、ドラム３の円周方向の位置（位相）に差が生じるため、ドラム３の振動の増長を抑制できる。従って、転動体９Ａが回転移動を開始する時間ｔ１１と転動体９Ｂが回転移動を開始する時間ｔ１２を最適化することで振動の最小化を図ることができる。

次に、図７は、本実施の形態において、バランサ８Ａの転動体９Ａが環状容器の最上部を越えて回転移動を開始する条件を設定するためのドラム３の回転数と、バランサ８Ａ内に収容する粘性流体１０Ａの液量との関係を示すものである。なお、バランサ８Ａと８Ｂは、同一条件となるように粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量を調整している。

バランサ８Ａおよび８Ｂは、環状容器に突起体２９Ａおよび２９Ｂを４８個形成している。粘性流体１０Ａおよび１０Ｂは、塩化カルシウム水溶液であり、粘度４ｃＳｔとし、４５０ｇ用いている。転動体９Ａおよび９Ｂは、同一構成であり、２０個用いている。転
動体９Ａおよび９Ｂは、外径がφ２１、質量が３０ｇ／個である。転動体９Ａおよび９Ｂは、内部を鋼球とし、表面にＥＰＤＭのゴムを均一にコーティングしており、ゴムの硬度を７０としている。

図７は、上記の条件で、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂである塩化カルシウム水溶液の液量を変化させた場合の転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動を開始する回転数特性を示したものである。ＣＳ１がバランサ８Ａの転動体９Ａが回転移動を開始する回転数特性を示し、ＣＳ２がバランサ８Ｂの転動体９Ｂが回転移動を開始する回転数特性を示している。転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動を開始する回転数は、ＣＳ１とＣＳ２に示すように、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量を調整しても、一定回転数の差が生じる。粘性流体１０Ａおよび１０Ｂである塩化カルシウム水溶液の液量の増加と共に転動体９Ａおよび９Ｂの回転移動を開始する回転数は低下する。

洗濯物１８に懸かる重力とドラム３の回転による遠心力とが均衡し、洗濯物１８がドラム３の内面に張り付き状態となる回転数が約９０〜１１０ｒｐｍである。水槽２の一次共振回転数が約１９０〜２１０ｒｐｍである。従って、１００ｒｐｍ以上、２００ｒｐｍ以下の範囲で転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動を開始し、転動体９Ａと転動体９Ｂが回転移動を開始する回転数に約１０〜２０ｒｐｍの差を維持できることを条件に設定する。

洗濯物１８のアンバランス状態を検知するために、振動検知部４０で振動値が測定でき、かつ転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動を開始しないドラム３の回転数は１２０ｒｐｍである。ドラム３の回転数１２０ｒｐｍ以上で、転動体９Ａと転動体９Ｂが回転移動を開始する回転数に２０ｒｐｍ程度の差を維持できることを条件とすると、図７に基づいて、塩化カルシウム水溶液は４５０ｇとなる。

本実施の形態では、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの粘度を４ｃＳｔとしているが、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの粘度を上げる場合には、図７に示すＣＳ１およびＣＳ２は、全体的に回転数が下がる方向に移行する。よって、回転数を１４０ｒｐｍおよび１６０ｒｐｍに設定する場合は、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量を減少させることで調整が可能である。

バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器の内面と外面との間の間隔の寸法誤差、転動体９Ａおよび９Ｂの外径の寸法誤差により、環状容器と転動体９Ａおよび９Ｂとの間の隙間のばらつきが生じる。

図８は、本実施の形態のドラム３を回転させた状態で、バランサ８Ａにおける環状容器と転動体９Ａとの隙間のばらつきによる回転特性を計測したものである。環状容器と転動体９Ａおよび９Ｂとの間の隙間のばらつきは、バランサ８Ａとバランサ８Ｂが同一条件となるように調整して計測している。

隙間のばらつきが最大（ＭＡＸ）の場合をＣＳ４とし、ばらつきが最小（ＭＩＮ）の場合をＣＳ５とし、ばらつきが中間（ＣＥＮＴＥＲ）の場合をＣＳ１として示している。この結果によれば、転動体９Ａとバランサ８Ａの環状容器の隙間が大きくなるに従って転動体９Ａの回転移動を開始する回転数が、高回転数側に移行することがわかる。本実施の形態では、このばらつき回転数を約１０ｒｐｍとなるように隙間を設定する。

本実施の形態では、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器と転動体９Ａおよび９Ｂとの隙間を１ｍｍとしている。この隙間を調整することにより、転動体９Ａおよび９Ｂの回転移動開始回転数を調整することができる。隙間を減少すると、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂを回転方向に推進する推進力が強くなる傾向がある。従って、転動体９Ａおよび９Ｂに対
する推進力も強くなるため、図７に示すＣＳ１およびＣＳ２は、全体的に回転数が下がる方向に移行する。

また、隙間を大きくすると、転動体９Ａおよび９Ｂの移動開始回転数と粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量との関係は、図８に示すＣＳ１側からＣＳ４側へ移行する。逆に、隙間を小さくすると、ＣＳ１側からＣＳ５側へ移行する。

よって、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器と転動体９Ａおよび９Ｂとの隙間のばらつきは、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量を増減減少させることで調整が可能である。

なお、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器と転動体９Ａおよび９Ｂとの隙間は、環状容器の内外径の調整、或いは、転動体９Ａおよび９Ｂの直径の調整により調整可能である。このような調整を行う場合でも、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量を調整することで、転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動するドラム３の回転数を調整することが可能である。

また、図９は、本実施の形態のバランサ８Ａの転動体９Ａの表面にコーティングしているＥＰＤＭゴムの硬度のばらつきによる転動体９Ａの転々移動開始回転数の変化を示している。なお、バランサ８Ａの転動体９Ａとバランサ８Ｂの転動体９Ｂの硬度のばらつきは同一条件となるように調整して計測している。

図９は、バランサ８Ａの転動体９Ａの表面の硬度のばらつきによる最大硬度（ＭＡＸ）をＣＳ６とし、最小硬度（ＭＩＮ）をＣＳ７とし、中間硬度（ＣＥＮＴＥＲ）をＣＳ１として示している。図９に示すように、転動体９Ａの硬度が上がるに従って転動体９Ａの回転移動を開始する回転数が、高回転数側に移行する。

上記試験の結果、転動体９Ａおよび９Ｂと、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂとからなる移動体を収納したバランサ８Ａおよび８Ｂを、ドラム３の前端部と後端部に配置している。そして、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器内面の突起体２９Ａと突起体２９Ｂは、異なる形状に形成し、突起体２９Ａが粘性流体１０Ａに作用する推進力と、突起体２９Ｂが粘性流体１０Ｂに作用する推進力を異ならせている。

この構成により、転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動を開始する回転数を、水槽２の一次共振回転数（１９０〜２１０ｒｐｍ）以下で、かつ洗濯物１８のドラム３の内周面への張り付き状態を維持できる回転数（９０〜１１０ｒｐｍ）以上に設定することができる。さらに、ドラム３の前端部および後端部に配置したバランサ８Ａおよび８Ｂ内の転動体９Ａおよび９Ｂの回転移動を開始する回転数の差を約１０〜２０ｒｐｍに設定することができる。

本実施の形態では、バランサ８Ａおよび８Ｂ内の粘性流体１０Ａおよび１０Ｂとして塩化カルシウム水溶液を用い、その粘度を４ｃＳｔ、液量を４５０ｇとしている。また、転動体９Ａおよび９Ｂを鋼球として、その表面にＥＰＤＭゴムのコーティングを施して、硬度７０度としている。さらに、突起体２９Ａおよび２９Ｂの形状を一例として図示しているが、これらの条件に限定するものではない。

例えば、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂとして、水、シリコンオイルを用いてもよい。粘性流体１０Ａおよび１０Ｂとして用いる液体は１ｃＳｔ以上の粘度とし、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量、転動体９Ａおよび９Ｂの摩擦係数を調整することにより、転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動を開始する回転数を、水槽２の一次共振回転数（１９０〜２１０ｒｐｍ）以下で、かつ洗濯物１８のドラム３の内周面への張り付き状態を維持できる回転数（９０〜１１０ｒｐｍ）以上に設定することができる。

また、転動体９Ａおよび９Ｂの中心となる球体として、鋼球に相当する比重を有する金属製球、ガラス球、ゴム球を用いてもよい。さらに、転動体９Ａおよび９Ｂ表面のコーティングとして、ＥＰＤＭ、シリコンゴム、ナイロン、ウレタン、ポリエチレンなど、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器内面と転動体９Ａおよび９Ｂ表面との間で摩擦を発生させる材料であれば、他の材料を用いてもよい。転動体９Ａおよび９Ｂ表面の硬度は、転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動を開始する回転数が、水槽２の一次共振回転数（１９０〜２１０ｒｐｍ）以下で、かつ洗濯物１８のドラム３の内周面への張り付き状態を維持できる回転数（９０〜１１０ｒｐｍ）以上に設定することができるように粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの粘度、液量等の調整によって可能な範囲であればよい。

また、本実施形態では、突起体２９Ａおよび２９Ｂを４８個形成しているが、４８個に限定するものではない。突起体２９Ａおよび２９Ｂの個数を減少すると、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂを回転方向に推進する推進力が弱くなるため、転動体９Ａおよび９Ｂに対する抗力も弱くなる。従って、図７に示すＣＳ１およびＣＳ２は、全体的に回転移動開始回転数が上昇する方向に移行する。

よって、転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動するドラム３の回転数を１４０ｒｐｍおよび１６０ｒｐｍに設定する場合は、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量を増加させることで調整が可能である。逆に、突起体２９Ａおよび２９Ｂの形成数量を増加する場合は、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量を減少させることにより調整することが可能である。

また、突起体２９Ａおよび２９Ｂの高さ、突起体２９Ａおよび２９Ｂの回転方向側の面の法線に対する角度によっても粘性流体１０Ａおよび１０Ｂを回転方向に推進する推進力が変化する。このような場合であっても、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量を増減することにより調整することが可能である。

本実施の形態では、転動体９Ａおよび９Ｂの表面硬度を７０度としている。硬度が変化すると、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器内面と転動体９Ａおよび９Ｂとの摩擦係数が変わる。これにより、転動体９Ａおよび９Ｂの回転移動開始回転数が変化する。

転動体９Ａおよび９Ｂの硬度が高くなると、図８に示すＣＥＮＴＥＲ（ＣＳ１）からＭＡＸ（ＣＳ６）側へ転動体９Ａおよび９Ｂの回転移動開始回転数が上昇する方向へ移行する。逆に、転動体９Ａおよび９Ｂの硬度が低くなると、ＣＥＮＴＥＲ（ＣＳ１）からＭＩＮ（ＣＳ７）側へ回転移動開始回転数が下降する方向へ移行する。

即ち、転動体９Ａおよび９Ｂの硬度が高くなると、転動体９Ａおよび９Ｂが移動しやすく（摩擦が小さい）なる。また、転動体９Ａおよび９Ｂの硬度が低くなると、転動体９Ａおよび９Ｂが移動し難く（摩擦が大きい）なる。

従って、転動体９Ａおよび９Ｂの硬度が高くなる場合は、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量を増量することで調整ができる。逆に、転動体９Ａおよび９Ｂの硬度が低くなる場合は、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの液量を減量することで調整が可能である。

また、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器と転動体９Ａおよび９Ｂの隙間についても、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂの粘度、転動体９Ａおよび９Ｂ表面の摩擦抵抗、突起体２９Ａおよび２９Ｂの形状、突起体２９Ａおよび２９Ｂの数量などを調整することにより上述した転動体９Ａおよび９Ｂの回転移動開始回転数の条件に設定することが可能であって、本実施の形態に限定するものではない。

ドラム３の前端部と後端部に配設したバランサ８Ａの転動体９Ａの回転移動開始回転数と、バランサ８Ｂの転動体９Ｂの回転移動開始回転数との間で一定回転数の差を有する構成であれば、上述した条件に限定するものではない。バランサ８Ａの転動体９Ａとバランサ８Ｂの転動体９Ｂの回転移動開始回転数が相違する構成であれば、脱水起動時にバランサ８Ａおよび８Ｂの転動体９Ａおよび９Ｂが同時に移動を開始する構成（比較装置）におけるアンバランスの発生を防止することができるものである。

ドラム３の回転方向に対して非対称形状の突起体２９Ａおよび２９Ｂは、粘性流体１０Ａおよび１０Ａに対して回転方向に掻き揚げながら回転方向に推進力を発生させるものであり、その推進力によって転動体９Ａを回転方向へ移動させるものである。

従って、突起体２９Ａおよび２９Ｂは、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂに対する推進力が異なる形状とすることによって、バランサ８Ａの転動体９Ａとバランサ８Ｂの９Ｂの移動回転数が異なるようにすることができる形状であれば、どのような形状であってもよい。よって、実施の形態の形状や個数に限定するものではない。ドラム３の前端部および後端部に配設するバランサ８Ａおよび８Ｂの転動体９Ａおよび９Ｂの回転移動を開始する回転数に所望の差を得られるように設定することであれば、本発明を達成することができる。

本実施の形態では、バランサ８Ａおよび８Ｂ内に、転動体９Ａおよび９Ｂ、粘性流体１０Ａおよび１０Ｂを収納しているが、転動体のみ、或いは、粘性流体のみであってもよい。転動体９Ａおよび９Ｂは、球体にて説明しているが、バランサ８Ａおよび８Ｂの環状容器内を自在に移動可能な形状であれば、他の形状であってもよい。

また、本実施の形態は、バランサ８Ａの転動体９Ａがドラム３の回転数１４０ｒｐｍで回転移動を開始し、バランサ８Ｂの転動体９Ｂがドラム３の回転数１６０ｒｐｍで回転移動を開始するよう設定しているが、転動体９Ａおよび９Ｂが回転移動を開始する回転数は、ドラムの形状や重量等の条件により適宜選択されるものであり、回転数を限定するものではない。

なお、本実施の形態では、ドラム式洗濯機として説明したが、ドラム式洗濯乾燥機などでも脱水動作をおこなう機器では、同じ効果が得られる。

本発明にかかる洗濯機は、ドラムの前端部および後端部にバランサを備える場合に、そのバランサ内の移動体が移動開始する際に、その移動体自身がアンバランスを発生させて起動不可とすることを防止し、安定した脱水起動をおこなう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
２水槽（洗濯槽）
３ドラム
３ａ回転軸
８Ａバランサ
８Ｂバランサ
９Ａ転動体
９Ｂ転動体
１０Ａ粘性流体
１０Ｂ粘性流体
１２駆動モータ
１８洗濯物
２９Ａ突起体
２９Ｂ突起体

Claims

水平または傾斜した回転軸により回転可能に支持されたドラムと、
前記ドラムを回転駆動する駆動モータと、
前記ドラムを収容する水槽と、
転動体および粘性流体からなる移動体を収納する環状容器を有し、前記ドラムの前端部と後端部に配置されるバランサとを備え、
前端部に配置される前記バランサの環状容器内面に第１の突起体を形成し、
後端部に配置される前記バランサの環状容器内面に第２の突起体を形成し、
前端部の前記バランサの環状容器に形成する前記第１の突起体の数と、後端部の前記バランサの環状容器に形成する第２の突起体の数とを異ならせ、
前記ドラムの回転起動時に、前端部の環状容器内の移動体と後端部の環状容器内の移動体が異なるドラム回転数で環状容器の底部から最上部の間に留まる滑り状態から環状容器最上部を超えて移動開始するようにしたことを特徴とするドラム式洗濯機。
前記第１の突起体と第２の突起体を異なる形状とした請求項１に記載のドラム式洗濯機。
前記第１の突起体間の空間の容積と、前記第２の突起体間の空間の容積とを異ならせた請求項１に記載のドラム式洗濯機。
前記第１の突起体の粘性流体に対する推進力と、前記第２の突起体の粘性流体に対する推進力を異ならせた請求項１に記載のドラム式洗濯機。