JPS6216678B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は脱水用の回転槽が被脱水物のアンバラ
ンス分布によつて異常振動をすることを抑制する
ようにした脱水機の振動防止装置に関する。

先ず、従来におけるこの種の装置について説明
するに、第１図には脱水兼用洗濯機が脱水機の一
例として示されている。この第１図において、１
は外箱であつて、その内部にはタブ２が吊棒３に
よつて弾性的に吊持して設けられ、このタブ２内
には脱水用の回転槽４が回転自在に設けられ、そ
の内底部には撹拌翼５が設けられている。６は動
力伝達機構７を介して回転槽４及び撹拌翼５に回
転力を選択的に伝えるためのモータ、８は回転槽
４の上端開口部に設けられた所謂バランサであ
る。このバランサ８は脱水時における回転槽４の
高速回転時に、その内部の被脱水物のアンバラン
ス分布に起因して回転槽４を含むタブ２全体が異
常に振れ回る異常振動を抑制するためのものであ
る。従来のこのバランサ８は三種の方式に大別で
き、第一の方式は環状ケースにコンクリートを詰
め一体化したコンクリートバランサであり、第二
の方式は環状ケース内に液体を流動可能に封入し
た液体バランサであり、第三の方式は環状ケース
内に複数個の鋼球を移動自在に収容したボールバ
ランサである。これら各種のバランサは第２図に
示すような振動抑制特性を示すことはすでに知ら
れている。この第２図において、Ａは回転槽４の
定常回転中におけるタブ２上端の振動振巾、Ｑは
回転槽４内でアンバランス分布している被脱物の
質量（以下アンバランス量と称する）、９はコン
クリートバランサの特性線、１０は液体バランサ
の特性線、１１はボールバランサの特性線であ
る。尚、第２図の特性は本発明者の実験により作
成したものであるから、Ａ，Ｑには具体的数値が
示されている。上記の各特性線９，１０，１１の
比較から明らかなように、振動抑制効果としてボ
ールバランサが特に優れている。しかしながら、
ボールバランサの上記特性線１１で示された優れ
た特性は回転槽４がたわまない金属製のものとし
たときに発揮されるもので、本発明者の実験によ
れば、回転槽４を生産性に優れたプラスチツク製
としこれにボールバランサを適用したときの振動
抑制特性は特性線１２に示すようになり、性能が
液体バランサのものよりも劣つてしまうことが判
明した。その原因がプラスチツク製回転槽４のた
わみによるものであることも判明した。以下この
ことについて詳述する。第３図には回転槽４と、
これに設けたボールバランサ１３とが平面図とし
て図解的に示され、第４図及び第５図には脱水軸
１４を含んでプラスチツク製回転槽４が側面図と
して図解的に示されている。１５はアンバランス
負荷（被脱水物）である。第３図及び第４図に示
すような被脱水物のアンバランス分布状態で回転
槽４が定常回転している場合において、鋼球１６
には脱水軸１４の中心（Ｓ１―Ｓ２線）を中心と
して生ずる遠心力ｆ１と回転中心（Ｐ１―Ｐ２
線）を中心として生ずる遠心力ｆ２とを同時に受
けるため、それらの合力の分力fbによつて、鋼球
１６はアンバランス負荷１５位置とは反対側の方
向へ移動する。この状態での振動発生力、つまり
励振力において、並進方向の力Ｆ及び回転モーメ
ントＭは次式(イ)，(ロ)によつて表わされる。

Ｆ＝Fu−Fb ……(イ) Ｍ＝Fu・Lu−Fb・Lb ……(ロ) この式から理解されるように、Ｆ及びＭはボー
ルバランサ１３によるFb，Fb・Lbによつて低減
され、振動振巾が抑制されるのである。尚、Fu
はアンバランス負荷１５に作用する遠心力、Fb
は鋼球全体に作用する遠心力、Lu及びLbは重心
Ｇとアンバランス負荷の中心及び鋼球１６群の中
心との各間の距離（第４図参照）である。以上に
おいて、すべての鋼球１６が第３図のようにアン
バランス負荷１５の反対側に位置したときに、第
２図中、Ｒ１で示すようにアンバランス吸収限界
点となり、これ以上アンバランス量が増すと振動
振巾も急激に増してくる。さて、回転槽４がプラ
スチツク製であると、第４図に示すようにたわみ
を生ずる。即ち、回転中心（Ｐ１―Ｐ２線）とボ
ールバランサ１３の脱水方向回転中心Ｓ３とが一
致するまで鋼球が寄せ集まり、このときに、力
Fbによつて回転槽４は第４図中△ａだけたわ
む。この結果、回転中心（Ｐ１―Ｐ２線）と脱水
軸中心（Ｓ１―Ｓ２線）とはたわみ量△ａ分のず
れを生じ、このずれ分が、本来、略零となるよう
な理想的なバランサ効果を悪化させる原因にな
り、振動抑制作用が第２図中、特性線１２で示す
ように、たわみを生じない金属製のものよりも低
下してしまう。従つてアンバランス量が増えれ
ば、アンバランス負荷１５と反対側に集まる鋼球
１６の量も増え、たわみが一層助長され振動抑制
作用が低下する。このようなたわみを生ずるとき
でも第２図にＲ２で示す如く、アンバランス吸収
限界点は存在するが、プラスチツク製回転槽４の
場合は、アンバランス限界点Ｒ２を超えるように
アンバランス量が増しても、すべての鋼球１６が
限界点Ｒ２にてすでに完全に寄せ集まつているた
め力Fbの増加はなく、従つてたわみ△ａは一定
となる。そして限界点Ｒ２以上のアンバランス量
によつて生ずる振動振巾はその位相が前記たわみ
量△ａとは180度異にするため、アンバランス量
の増加につれて第４図に示すＳ２がＰ２に近づい
て行き、ついには振動振巾が零（第２図中Ｒ３
点）となりそしてその後はＳ２とＰ２との位置関
係が第５図に示すように逆転し、振動抑制作用は
第２図の特性線１２中、Ｒ３点以降で示すよう
に、再び振動が増加してくる。

以上の説明から理解されるように、ボールバラ
ンサは振動抑制性能において最も優れているにも
かかわらず、回転槽をプラスチツク製にすると、
そのたわみによつて振動振巾はアンバランス吸収
限界点Ｒ２から振巾零まで低下するも、その低下
が急激であるため、アンバランス量の少しの増加
で再び増大してしまい、ボールバランサとしての
優れた性能が消失されてしまう。これに対して鋼
球の数を増加してアンバランス吸収限界点をアン
バランス量の多い方にずらしてやると、最大振動
振巾が増大してしまうと云う新たな欠点を誘発し
てしまう。

本発明は上記の事情に鑑みなされたものであ
り、その目的は所謂ボールバランサ部と液体バラ
ンサ部とを併有せしめることによつて回転槽をプ
ラスチツク製とした場合でも定常回転時における
振動を効果的に抑制でき且つ広範囲にわたるアン
バランス量の変化に対して振動振巾の変化範囲を
狭くなし得る他、ボールバランサ部の変形による
ボールバランサ効果の低下を防止でき且つボール
バランサ部が分解性破壊に到ることを未然に防止
できる脱水機の振動防止装置を提供することにあ
る。

以下本発明の第一実施例につき第６図乃至第９
図を参照して説明する。２０は第１図に示すもの
と同様のタブ２１内に回転自在に配設された洗い
兼脱水用の回転槽であり、これはプラスチツクに
よつて一体成形して成るものである。この回転槽
２０の上端開放口の内周部にバランサ２２を該回
転槽２０と同心状に取着している。このバランサ
２２について詳述するに、２３はプラスチツク製
の環状をなした本体ケースで、この本体ケース２
３には上面開放形の第一の環状ケース部２４とこ
の第一の環状ケース部２４の内側に位置する上面
開放形の第二の環状ケース部２５とを夫々一体に
形成している。この場合において、２６は両環状
ケース部２４及び２５内を相互に区分するための
隔壁に相当している。また、第二の環状ケース部
２５に対して第一の環状ケース部２４は深い形状
にされ、且つ該第一の環状ケース部２４内には後
述する液体の流動性をある程度抑制するための邪
魔板部２７を、第７図にも示すように、径方向に
わたるようにしてその円周方向に複数個間欠的に
形成している。この場合において、それらの邪魔
板部２７の一部には第一の環状ケース部２４内に
おける第二の環状ケース部２５と隣接する側の内
側面、換言すれば前記隔壁２６の第一の環状ケー
ス部２４側の内側面から突出する如き形態をなす
ように、リブ２８を該隔壁２６と一体をなして形
成している。２９は前記第一及び第二の環状ケー
ス部２４，２５の各上面開放部分を夫々閉鎖する
蓋部分２９ａ，２９ｂが互に一体化して有する単
一の蓋であり、これは第一の環状ケース部２４内
に流動自在に液体３０を第６図中二点鎖線で示す
液位３１に達する量収容し、且つ第二の環状ケー
ス部２５内に複数の球体例えば鋼球３２を移動自
在に収容した後に塞ぎ設け、最終的に、第一の環
状ケース部２４内に一体に突設したボス部３３と
ねじ３４とによつて固定化している。この場合に
おいて、蓋２９の下面に形成した環状溝群３５
（一部のみに符号を付した）を各環状ケース部２
４，２５の開放部端縁に密嵌せしめている。そし
てこの実施例では特に、液体３０を第一の環状ケ
ース部２４内から第二の環状ケース部２５内に自
然流入させ、これを遠心力によつて第一の環状ケ
ース部２４内に戻す液体通過用の小孔３６を前記
隔壁２６にその円周方向に間欠的に並ぶように複
数個形成している。特に各小孔３６の形成位置
を、回転槽２０の停止状態での液位３１よりも下
方となる高さに定めている。尚、隔壁２６の第二
の環状ケース部２５内に位置する面は図面上表わ
されていないが鋼球３２を遠心力によつて第６図
中二点鎖線位置まで上昇させるためにわずか外方
に傾斜した形状をなしている。３７は蓋２９の下
面に設けられて鋼球３２の上昇量を一定に規制す
るための環状の突条部である。

次に上記構成の作用について説明するに、回転
槽２０が定常回転状態にあるとき、第二の環状ケ
ース部２５内に収容された鋼球３２はボールバラ
ンサとして作用し、そして、第一の環状ケース部
２４内に収容された液体３０はアンバランス吸収
限界点以上では液体バランサとして作用する。以
下、このことを第８図及び第９図を用いて詳述す
る。ここで第８図は第４図と同一の方法で作用を
説明するためのものであるから、この第８図には
第４図及び第６図と同一部分には同一符号を付し
た。第９図には第２図と同様の方法で作成した本
発明のバランサ２２による振動抑制特性が示され
ている。この第９図において、Ｔ１―Ｔ２―Ｔ３
―Ｔ４線はバランサ２２による特性線、Ｔ１―Ｔ
２―Ｔ５―Ｔ６線はボールバランサ部のみによる
特性線、点線３８は液体バランサ部のみによる特
性線である。今、回転槽２０の定常回転中を考え
るに、このときの振動を発生させる励振力におい
て、並進方向の力Ｆ及び回転モーメントＭは、第
９図にＴ２で示したアンバランス吸収限界点以下
にあるとき次式(ハ)，(ニ)で表わされ、アンバランス
吸収限界点以上にあるとき次式(ホ)，(ヘ)で表わされ
る。

Ｆ＝Fu−Fb ……(ハ) Ｍ＝Fu・Lu−Fb・Lb ……(ニ) Ｆ＝Fu−Fb−Fw ……(ホ) Ｍ＝Fu・Lu−Fb・Lb−Fw・Lw ……(ヘ) この式において、Fwは液体３０に作用する遠
心力、Lwは重心Ｇと液体３０の最も集まつた部
分の中心との間の距離である。上述の式から理解
されるように、アンバランス吸収限界点以下では
特性線Ｔ１―Ｔ２間で示す特性の振動抑制作用が
主として鋼球３２によつて発揮され、そしてアン
バランス吸収限界点以上では液体３０による所謂
液体バランサ効果が発揮されて特性線Ｔ２―Ｔ３
―Ｔ４間で示す特性の振動抑制作用がもたらされ
る。そしてこの場合でもバランサ２２はその一部
が鋼球３２によつてボールバランサ部をなしてい
るからＴ３で図示する如く、回転槽２０のたわみ
により第２図で述べたと同様の振動振巾略零の状
態が存在する。そして、特性線Ｔ２―Ｔ３間で示
すように、このバランサ２２によれば液体バラン
サ効果によつてアンバランス量Ｑの増加に伴う振
動振巾Ａの減少度合が第２図中、Ｒ２―Ｒ３間で
示した従来に比して極めてゆるやかになり、この
ことはプラスチツク製回転槽２０のたわみ性を効
果的に利用したことにほかならず、全体として見
たとき、広範囲にわたるアンバランス量Ｑの変化
に対してタブ２１の上端の振動振巾Ａ範囲を狭い
ものにし得ることを意味するものである。以上の
ように、このバランサ２２によれば、鋼球３２に
よる回転槽２０のたわみを伴うアンバランス吸収
限界点以下では鋼球３２によるボールバランサ効
果によつて振動が抑制され、上記吸収限界点以上
では回転槽２０のたわみ増加に伴うボールバラン
サ効果である振動振巾減少度合が液体バランサ効
果によつてゆるやかにされると云う作用がもたら
され、結果としてアンバランス量が広範囲に変化
してもその振動振巾を常に狭小に抑制することが
できるものである。また、第２図の説明ではアン
バランス量（略0.7Kg）にてアンバランス吸収限
界点に達する場合を例にしているが、本発明の一
実施例である第９図のように、上記よりも少ない
アンバランス量（略0.45Kg）にてアンバランス吸
収限界点に達するように設定すると云うようにそ
のアンバランス吸収限界点の設定によりプラスチ
ツク製回転槽２０のたわみによる振動振巾の最大
値をより一層小さくするように設定することも可
能になる。

また、上述の具体的構成によれば、液体３０を
収容する第一の環状ケース部２４の内側に鋼球３
２収容用の第二の環状ケース部２５を設け、鋼球
３２に作用する遠心力による第二の環状ケース部
２５の外方への変形を第一の環状ケース部２４に
よつて補強する如くなしているので、第二の環状
ケース部２５の劣化に伴う変形によつて鋼球３２
の移動性が阻害されてボールバランサ効果が低下
されたり、また鋼球３２に作用する大きな遠心力
によつて第二の環状ケース部２５が分解性破壊に
一気に到つてしまつたりすることを第一の環状ケ
ース部２４によつて阻止でき、従つて分解性破壊
に到るにしても一定の時間がかかり、この間に本
体ケース２３の変形やその亀裂状態と鋼球３２と
の相互作用で生ずる異常騒音によつて破損現象を
確認することができ、分解性破壊を未然に防止で
きる。更に、第一には、回転槽２０がその回転初
期にアンバランス負荷によつて振れ回り振動した
とき、液体３０がそのアンバランス量を増大させ
る方向に自在に移動してしまうことを極力避ける
ための邪魔板部２７にリブ２８を設け、このリブ
２８によつて隔壁２６を補強していること、第二
には、各環状ケース部２４，２５の上面開放部分
を、夫々を閉鎖するための蓋部分２９ａ，２９ｂ
を一体化した単一の蓋２９によつて閉鎖する構造
になして本体ケース２３の剛体性を図つているこ
と、の理由により本体ケース２３全体の強度を向
上させているので、上述の如き変形や、分解性破
壊をより一層効果的に防止でできると共に薄肉構
造にすることも可能になり使用材料を節減し得
る。

本考案による上記第一実施例によれば更に次の
ような効果も得られる。

一般にボールバランサは、定常回転時に振動吸
収作用を発揮すべく、鋼球３２は移動自在となつ
ているため、回転槽２０が起動開始されても鋼球
３２はその良好すぎる移動性が原因して回転槽２
０と一体に回転する状態に到るのに長時間かか
り、換言すれば鋼球３２の回転運動立上り時間が
長くなり、ボールバランサ効果を発揮するのに時
間遅れを生ずる。このことを上記実施例では次の
ようにして防止している。即ち、回転槽２０の停
止状態では第一の環状ケース部２４内の液体３０
の一部が隔壁２６に設けた小孔３６を介して第二
の環状ケース部２５内に流入した状態にあり、こ
の状態で回転槽２０を回転開始させた場合、第二
の環状ケース部２５内に流入されている液体３０
は鋼球３２の良好すぎる移動性を妨げる抵抗とし
て作用するため、鋼球３２の回転運動立上り時間
が短縮される。そして、回転槽２０の回転速度が
ある程度増すと、第二の環状ケース部２５内の液
体３０は遠心力によつて徐々に小孔３６から第一
の環状ケース部２４内に戻され、ボールバランサ
効果を期待する定常回転速度付近に達すると、鋼
球３２は液体３０による抵抗を受けなくなつて良
好なる移動性を回復し、通常通りのボールバラン
サ効果を発揮するようになる。このようにして回
転槽２０の起動後ボールバランサ効果が発揮され
るまでの時間を短縮し得るものである。

次に第二実施例について、第６図と同一部分に
同一符号を付して示す第１０図及び第１１図によ
り説明する。この第１０図には第一実施例のバラ
ンサ２２に代るバランサ３９を半径方向に断面し
た状態で示し、また第１１図は第１０図中XI―XI
線部分で円周方向に沿い断面した状態を示してい
る。これらの図から理解されるように、この第二
実施例のものは隔壁２６における鋼球３２の移動
面（第１１図中交差状斜線帯にて図示）４０を避
けた下方部位と上方部位とに夫々小孔４１，４２
を複数個ずつ形成し、且つ上方に位置する小孔４
２の開口面積を下方に位置する小孔４１のそれよ
りも大に定め、且つ液体３０の第一の環状ケース
部２４内への封入量を二点鎖線４３で示す如く、
小孔４１及び４２間の略中間に液面をもつように
定めてなるものである。この第二実施例のものも
前記第一実施例と同様に作用するが、特に第二の
環状ケース部２５内に流入している液体３０は回
転槽２０の回転初期、遠心力が小さいことにより
その液面が二点鎖線４４で示す如くすり鉢状を呈
するため、主として下方の小孔４１から第一の環
状ケース部２４内に徐々に流出されてこの間鋼球
３２の移動に抵抗を与え、そして定常回転付近に
達すると、液体３０は二点鎖線４５で示す如く大
きな遠心力によつて隔壁２６の立上り面と略平行
な状態になるため、上下の小孔４１，４２から迅
速に流出されるようになり、鋼球３２は良好な移
動性を速かに回復する。従つて鋼球３２は回転槽
２０の回転初期に十分なる回転運動が与えられ定
常回転時に速やかに良好なる移動性を回復すると
云う作用、換言すれば鋼球３２に対する抵抗付与
及びその除去作用が第一実施例の場合よりも確実
に行なわれる。そればかりでなく、この第二実施
例では下方の小孔４１を小なる開口面積に定め、
上方の小孔４２を大なる開口面積に定めているか
ら液体３０の第一の環状ケース部２４内への流出
量は回転槽２０の回転初期と定常回転との間で大
きな差が与えられ、従つて鋼球３２に対する抵抗
付与とその除去作用がより一層確実化されるもの
である。その上、両小孔４１，４２を鋼球３２の
移動面４０を避けた下方及び上方に設けることと
しているので、定常回転時における鋼球３２の移
動性が小孔４１，４２によつて阻害されることを
防止できる。

次に第１０図と同一部分に同一符号を付して示
す第１２図により第三実施例について説明する
に、この第三実施例のものは、第一の環状ケース
部２４に液体３０として、高比重で低粘度の第一
の液（例えば塩水）３０ａと低比重で高粘度の第
二の液（例えば油）３０ｂとを収容し、且つ上方
の小孔４２よりも小なる開口面積をもつ下方の小
孔４１の内周下縁４１ａを第一の液３０ａの二点
鎖線をもつて示した液位４６と同等以上の高さに
定め、以て回転槽２０の停止状態では低比重高粘
度の第二の液３０ｂを第二の環状ケース部２５内
に自然流入させるようにしたものである。従つて
この第三実施例によれば、回転槽２０の回転初
期、鋼球３２には高粘度液である第二の液３０ｂ
によつて、より一層高い抵抗が与えられ、従つて
鋼球３２の回転運動立上り時間をより一層短縮し
得るようになるものである。特に第二の環状ケー
ス部２５内に流入される第二の液３０ｂはこの実
施例の場合、油としているので、鋼球３２の発錆
及び摩擦騒音を防止することができる。また、こ
のように、液体３０として用いる第一、第二の液
３０ａ，３０ｂを小孔３６が一段にしか存在しな
い第６図に示す構造のバランサ２２における第一
の環状ケース部２４に収容して、高粘度液である
第二の液３０ｂを小孔３６を介して第二の環状ケ
ース部２５内に自然流入させるようにしてもよい
ことは勿論である。

本発明は以上述べたように、プラスチツク製回
転槽にこれと同心状に、液体を流動自在に収容し
た第一の環状ケース部と球体を移動自在に収容し
た第二の環状ケース部とを設け、前記第二の環状
ケース部を前記第一の環状ケース部の内側に位置
させ且つ、前記両ケース部の上面開放部分を閉鎖
する蓋部分を互いに一体化された単一の蓋とする
と共に両ケース部間の隔壁に液体通過用小孔を設
けたことを特徴とするものであり、これにより、
回転槽が定常回転中に球体によるたわみを伴つた
振動を被脱水物のアンバランス分布による振動と
共に発生する場合においても、その振動振巾をア
ンバランス量の広範囲にわたる変化に対して常に
狭小となるように抑制できる他、第二の環状ケー
ス部の変形によるボールバランサ効果の低下を防
止でき且つ該第二の環状ケース部が分解性破壊に
到つてしまうことを未然に防止できると共にバラ
ンサ効果が発揮されるまでの時間即ちバランサ効
果の立上り時間を短縮し得る脱水機の振動防止装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は従来例を説明するためのも
のであつて、その第１図は脱水兼用洗濯機の原理
的縦断側面図、第２図はボールバランサ等による
振動抑制に関する特性図、第３図は作用説明のた
めに回転槽を図解的に示す平面図、第４図及び第
５図は同じく夫々異なつた状態で図解的に示す側
面図であり、第６図乃至第９図は本発明の一実施
例に関するもので、その第６図は回転槽のバラン
サ装着部の縦断側面図、第７図はバランサを蓋を
除去して示す切欠平面図、第８図は作用を説明す
るための図解的側面図、第９図は振動抑制の特性
図、第１０図は第二実施例を示すバランサの半径
方向拡大縦断面図、第１１図は第１０図のXI―XI
線部分の周方向に沿う切欠縦断側面図、第１２図
は第三実施例を示す第１０図相当の図である。 図中、２０は回転槽、２３は本体ケース、２４
は第一の環状ケース部、２５は第二の環状ケース
部、２６は隔壁、２８はリブ、２９は蓋、２９
ａ，２９ｂは蓋部分、３０は液体、３０ａ，３０
ｂは第一及び第二の液、３２は鋼球（球体）、３
６は小孔、４０は移動面、４１は下方の小孔、４
２は上方の小孔、４１ａは内周下縁である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プラスチツク製回転槽にこれと同心状に装着
   され上面が開放された第一の環状ケース部及びこ
   の第一の環状ケース部の内側に上面が開放された
   第二の環状ケース部を夫々形成すると共に両ケー
   ス部間の隔壁に液体通過用の小孔を形成してなる
   本体ケースと、前記第一の環状ケース部に液体を
   流動自在に収容すると共に第二の環状ケース部に
   球体を移動自在に収容した状態で、前記両ケース
   部の上面開放部分を閉鎖する蓋部分を互に一体化
   してなる単一の蓋とから成る脱水機の振動防止装
   置。