(57)【要約】【課題】水等、液体を使用せず、給排水装置、配管等の付属品を無くし、安価で静かに振動性能を向上させる。【解決手段】外槽３３に弾性体４３と錘４２有する動吸振器４１を設け、前記弾性体４３は、洗濯兼脱水槽３４の回転速度により変化する外槽３３の固有振動数に対応するように圧縮方向とせん断方向の弾性係数を設定したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯機外枠に弾性支持された外槽と、前記外槽内に回転可能に設けられた洗濯兼脱水槽と、前記洗濯兼脱水槽を回転させる駆動手段を有し、前記外槽に弾性体と錘で構成した動吸振器を設け、前記弾性体は、洗濯兼脱水槽の回転速度により変化する外槽の固有振動数に対応するように圧縮方向とせん断方向の弾性係数を設定した洗濯機。
【請求項２】
弾性体の弾性係数を前記弾性体の数によって設定するようにした請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
弾性体の弾性係数を前記弾性体の硬度によって設定するようにした請求項１または２記載の洗濯機。
【請求項４】
弾性体の弾性係数を前記弾性体の形状によって設定するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項５】
弾性体の弾性係数を前記弾性体の取り付け角度を変えることによって設定するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗濯機。
【請求項６】
洗濯機外枠に、動吸振器を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣類等の洗濯を行う洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の洗濯機は、衣類の偏心荷重による脱水起動時の外槽の大きな振動を抑えるために外槽の重量を重くしていた（例えば、特許文献１参照）。図７に示すように、本体１と、本体１内にサスペンション２によって支持された外槽３と、外槽３内に水平軸を中心に回転する洗濯兼脱水槽４と、洗濯兼脱水槽４を駆動するモータ５と、外槽３の下部と本体１との間に設けたダンパー６と、外槽３に設け、その振動具合に応じて水を溜める振動抑制用のタンク７とを備えたものであり、脱水起動時にはこのタンク７に水を満たし、脱水起動時の大きな振動は、タンク７に満たした水の重量によって抑えることができるようにしたものである。
【特許文献１】特開平５−１３１０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、タンク７に水を満たすための給水装置や、排水するための排水装置が必要でありコスト高であった。また、給排水のための配管は、脱水時の振動で騒音を発生していた。更に、タンク７を満水にしないで、水の揺動エネルギを利用して制振効果を得る場合も、タンク７内の水の振動音が問題となっていた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、水等、液体を使用せず、給排水装置、配管等の付属品を無くし、安価で静かに振動性能を向上させた洗濯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、外槽に弾性体と錘で構成した動吸振器を設け、弾性体は、洗濯兼脱水槽の回転速度により変化する外槽の固有振動数に対応するように圧縮方向とせん断方向の弾性係数を設定したものである。
【０００６】
これによって、洗濯物の偏心荷重による脱水起動時の外槽の大きな振動が錘を励振し、錘の振動エネルギとして外槽の振動エネルギが消費されることになり、外槽の振動を低減することができる。特に、外槽の洗濯機外枠への衝突を引き起こし、洗濯機外枠の移動や大きな騒音の原因になっていた脱水起動の初期に発生する左右、上下方向の各振動成分を効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の洗濯機は、外槽に取り付ける錘に水等の液体を使用しないので、給排水装置、配管等の付属品を無くす事ができ、安価で静かに防振性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、洗濯機外枠に弾性支持された外槽と、前記外槽内に回転可能に設けられた洗濯兼脱水槽と、前記洗濯兼脱水槽を回転させる駆動手段を有し、前記外槽に弾性体と錘で構成した動吸振器を設け、前記弾性体は、洗濯兼脱水槽の回転速度により変化する外槽の固有振動数に対応するように圧縮方向とせん断方向の弾性係数を設定したことにより、洗濯物の偏心荷重による脱水起動時の外槽の大きな振動が錘を励振し、錘の振動エネルギとして外槽の振動エネルギが消費され、動吸振器が共振周波数の異なる外槽の各振動成分に対して効果的に作用することになり、脱水起動時に発生する複数の振動形態において制振効果を発揮することができる。そして、洗濯兼脱水槽の回転速度により変化する外槽の固有振動数に対応するように圧縮方向とせん断方向の弾性係数を設定することで、起動時の振動を低減させることができ、前記弾性体の弾性係数を大きくすることで、定常時の振動も低減することができる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明の動吸振器の弾性体の弾性係数を前記弾性体の数によって設定するようにしたことにより、容易に前記弾性体の弾性係数を変更することができ、その結果、効率的に前記弾性体の弾性係数を調整することができ、短期間に最適な動吸振器を提供することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の動吸振器の弾性体の弾性係数を前記弾性体の硬度によって設定するようにしたことにより、前記弾性体の硬度によって決められている換算係数を利用することによって、前記弾性体の数や形状を変更することなく、前記弾性体の弾性係数を調整することができ、前記弾性体の弾性係数を増やしたい時に、前記弾性体の個数を増やすことなく弾性係数を大きくすることができ、前期弾性体の個数が増加することによるコスト増加を抑えることができる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれかの１つの発明の動吸振器の弾性体の弾性係数を前記弾性体の形状によって設定するようにしたことにより、容易に前記弾性体の弾性係数を変更することができ、より効率的に短期間で前記弾性体の弾性係数を調整することができ、さらに、より大きな弾性係数が必要であった場合に、前記弾性体の個数を増やすことなく、前記弾性体の断面積を大きくする、または、長さを短くすることによって、前記弾性体の弾性係数を大きくすることができ、コストを安くすることができる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の動吸振器の弾性体の弾性係数を前記弾性体の取り付け角度を変えることによって設定するようにしたことにより、前記弾性体の弾性係数を容易に変更することができ、より効率的に前記弾性体の弾性係数を調整することができる。また、取り付け角度を変えるだけなので、前記弾性体の弾性係数を前記弾性体の数や、断面積によって調整した場合に比べて、より小さなスペースで調整することができ、その結果、小さな動吸振器を構成することができ、設置スペースも小さくすることができる。
【００１３】
第６の発明は、特に第１〜第５のいずれか１つの発明の動吸振器を洗濯機外枠に設けたことにより、洗濯兼脱水槽の回転速度が前記洗濯機外枠の固有振動数に一致した時の前記洗濯機外枠の大きな振動、または、前記洗濯兼脱水槽の回転速度が定常回転速度に達した時の前記洗濯機外枠の振動を効果的に低減することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
（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洗濯機の断面図、図２は、同洗濯機の動吸振器の側面図を示すものである。図１、図２において、洗濯機外枠３０は、４本の引っ張りばね３１と、２本のダンパー３２により外槽３３を弾性支持している。洗濯兼脱水槽３４は外槽３３内に回転自在に配設している。モータ（駆動手段）３５は、ブラシレス直流モータから成っており、インバータ制御され、回転速度が自在に変化されるようになっている。そして、洗濯兼脱水槽３４を直接駆動する。給水手段３６は洗濯兼脱水槽３４内に給水するものである。
【００１６】
水位検知手段３７は、外槽３３内の洗濯水位を検知する。排水手段３８は、外槽３３内の洗濯水を排水するものである。制御装置３９は、洗濯機外枠３０の前面下部に設けられている。制御装置３９は、洗濯機外枠３０の前面上部に設けられた操作表示手段４０により入力された設定内容に基づいて洗い、すすぎ、脱水の各行程を逐次制御するもので、パワースイッチング手段（図示せず）を介してモータ３５、給水手段３６、排水手段３８などを逐次制御する。
【００１７】
動吸振器４１は、外槽下部３３ａに固定されている。動吸振器４１は、錘４２および複数の弾性体４３、固定部４４から構成されている。それぞれの取り付け方法として、例えば弾性体４３の一端を錘４２に形成した固定穴４２ａを利用して錘４２に、反対側を固定部４４に形成した固定穴４４ａを利用して固定部４４にねじ止めすることによって弾性支持する方法が考えられる。その他、弾性体４３の一端を錘４１に、反対側を固定部４４に接着することによって弾性支持してもよい。
【００１８】
動吸振器４１は固定部４４に形成した固定穴４４ａを利用して外槽下部３３ａにねじ止めされる。弾性体４３の弾性係数は、錘４２と弾性体４３で構成される動吸振器４１の共振周波数が、脱水起動時の外槽３３の共振周波数に等しくなるように調整することによって、設定されている。
【００１９】
図３は、本発明の第１の実施の形態における洗濯機の脱水起動時の外槽の振動状態を示すグラフである。脱水起動時、洗濯兼脱水槽３４の回転速度が約１２０ｒ／ｍｉｎの時に左右方向の第１の共振点（２Ｈｚ）が発生する。また、洗濯兼脱水槽３４の回転数が約３００ｒ／ｍｉｎの時に上下方向の第２の共振点（５Ｈｚ）が発生する。このように第１の共振点と第２の共振点は振動方向が異なる。
【００２０】
そこで、このことを利用し、動吸振器４１の左右方向の固有振動数、つまり弾性体４３のせん断方向の弾性係数を第１の共振点に、動吸振器４１の上下方向の固有振動数、つまり弾性体４３の圧縮方向の弾性係数を第２の共振点に合うように調整することによって、洗濯兼脱水槽３４の回転速度の異なる外槽３３の二つの共振点に効果的に作用する動吸振器を構成することができる。
【００２１】
以上のように構成された洗濯機について、以下その動作、作用を説明する。まず、洗濯兼脱水槽３４内に衣類と洗剤を投入後、操作表示手段４０を操作して運転を開始する。これによって、給水手段３６が動作し、洗濯兼脱水槽３４内に洗濯水が供給されると共に洗濯兼脱水槽３４も回転を開始する。規定量の洗濯水が供給されると給水手段３６は給水を停止する。洗濯兼脱水槽３４の回転によって、洗剤は洗濯水に溶かされ、洗濯液となって衣類に浸透する。洗濯兼脱水槽３４は、３０ｒ／ｍｉｎ程度の低速で回転して、衣類を持ち上げては落とすというたたき洗いを規定時間行う。
【００２２】
洗濯終了後、排水手段３８が作動し、汚れを溶かし込んだ洗濯液は、外槽３３の外に排水される。排水終了後、洗濯兼脱水槽３４の回転は徐々に速くなる。洗濯兼脱水槽３４の回転による振動周波数が、外槽３３の共振周波数に近づくと外槽３３は洗濯機外枠３０に衝突し、激しい時は、洗濯機外枠３０が移動する。しかしながら、この共振時に、外槽３３の振動が、外槽下部３３ａに取り付けた動吸振器４１の錘４２を励振し、錘４２は大きく振動するようになる。その結果、外槽３３の振動は小さく抑えられる。
【００２３】
以上のように本実施の形態においては、動吸振器４１の弾性体４３のせん断方向および圧縮方向の弾性係数を脱水起動時の外槽３３の第１の共振点および第２の共振点に合うように設定し、外槽下部３３ａに取り付けたことにより、錘４３の加振エネルギとして外槽３３の振動エネルギが消費されることになり、外槽３３の第１の共振点における左右方向の振動と第２の共振点における上下方向の振動の両方を効果的に低減することができる。
【００２４】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における洗濯機の構成は実施の形態１と同様である。本実施の形態において、弾性体４３の弾性係数は、錘４２と弾性体４３で構成される動吸振器４１の共振周波数が脱水起動時の外槽３３の共振周波数に等しくなるように、弾性体４３の数を調整することによって設定されている。調整方法について、例えば、弾性体４３の弾性係数を大きくしたい場合は図２のように弾性体４３を並列に錘４２と接続し、弾性体４３の数を増やせばよい。その時には以下の式を利用することによって、弾性体４３の数を調整することができる。
２Πｆ＝√ｋ×ｎ×１０００／ｍ  （１）
ｆは外槽３３の共振周波数、ｋは弾性体４３の弾性係数、ｎは弾性体４３の個数、ｍは錘４２の質量である。
【００２５】
実際には、脱水起動時の洗濯兼脱水槽３４の回転速度が約１２０ｒ／ｍｉｎの時に外槽３３は第１の共振によって、大きく左右に振動し、回転速度が約３００ｒ／ｍｉｎの時に外槽３３は第２の共振によって、大きく上下に振動する。その時、各弾性体４３のせん断方向（左右方向）の弾性係数ｋ１、圧縮方向（上下方向）の弾性係数ｋ２、および弾性体４３の個数ｎは、仮に錘４２の質量ｍを４ｋｇとすると、式（１）を利用して以下のように求められる。
ｋ１×ｎ＝（２Πｆ）２×ｍ／１０００＝（４Π）２×４／１０００＝０．６Ｎ／ｍｍ
ｋ２×ｎ＝（２Πｆ）２×ｍ／１０００＝（１０Π）２×４／１０００＝３．８Ｎ／ｍｍ
複数個で構成される各弾性体４３のせん断および圧縮方向の弾性係数の和が、以上のような値となるように、各弾性体４３の弾性係数および弾性体４３の個数を選ぶ。
【００２６】
以上のように動吸振器４１を弾性体４３が複数取り付けられるような構成とし、弾性体４３の弾性係数を弾性体４３の数によって調整できるようにすることで、上述した簡単な式を利用する事によって、効率的に弾性体４３の弾性係数を設定することができ、その結果、短期間に最適な動吸振器４１を提供することができる。
【００２７】
（実施の形態３）
本実施の形態における洗濯機の構成は実施の形態１または２と同様である。本実施の形態は、動吸振器４１の弾性体４３として防振ゴムを使用した場合に、その防振ゴムの硬度を利用して、弾性体４３の弾性係数を調整するというものである。防振ゴムのゴム材料の硬度と弾性係数には一般的に表１で示されるような換算係数が設定されている。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
この換算係数を利用すれば、弾性体４３の弾性係数を調整することができる。弾性体４３の弾性係数を変更したい場合には、今使用しているゴム硬さを基準とし、表１で示されている換算係数をもとに、ゴム硬度を変更すればよい。例えば、弾性体４３の弾性係数を大きくしたい場合には、ゴム硬度を大きなものを選べばよい。その結果、より大きな弾性係数が必要な場合であっても、動吸振器４１の弾性体４３の個数がより少なくて済み、弾性体４３の個数増加によるコスト増加を抑えることができる。
【００３０】
（実施の形態４）
本実施の形態における洗濯機の構成は実施の形態１〜３と同様である。本実施の形態において、弾性体４３の弾性係数は、錘４２と弾性体４３で構成される動吸振器４１の共振周波数が脱水起動時の外槽３３の共振周波数に等しくなるように、弾性体４３の形状を調整することによって設定されている。弾性体４３の弾性係数は以下の式を利用して、設定することができる。
ｋ＝Ａ×Ｅ／Ｌ  （２）
ここで、ｋは弾性体４３の弾性係数、Ａは弾性体４３の断面積、Ｅは弾性体４３のヤング率、Ｌは弾性体４３の長さである。
【００３１】
弾性体４３の弾性係数ｋは、動吸振器４１の錘４２の質量を決めてやれば、外槽３３の共振周波数から求めることができる。そこで、必要なｋを得られるような、弾性体４３の断面積Ａ、長さＬの組み合わせを考えればよい。その結果、式（２）を用いるだけで、効率的に弾性体４３の弾性係数を調整することができ、短期間で動吸振器４１を構成することができる。さらに、弾性体４３の弾性係数を大きくしたい場合であっても、弾性体４３の個数を増やす必要がなく、コストを安くすることができる。
【００３２】
（実施の形態５）
図４は、本発明の第５の実施の形態における動吸振器の側面図を示すものである。図４において、動吸振器４１は、錘４２と、弾性体４３と、固定部４４で構成されており、弾性体４３は水平面からα度傾けて取り付けられている。図５は任意の弾性体を水平面からα度傾けて設置した場合の図である。図５から任意の弾性体を水平面からα度傾けて設けた場合の水平方向および鉛直方向の弾性係数は以下の式を利用することで得られる。
Ｋｘ＝Ｋｓｃｏｓ２α＋Ｋｃｓｉｎ２α  （２）
Ｋｚ＝Ｋｓｓｉｎ２α＋Ｋｃｃｏｓ２α  （３）
ここで、Ｋｘは水平方向の弾性係数、Ｋｚは鉛直方向の弾性係数、Ｋｓは弾性体のせん断方向の弾性係数、Ｋｃは圧縮方向の弾性係数を示す。
【００３３】
これにより、動吸振器４１の弾性体４３を傾けずに設けた場合に比べて、動吸振器４１の左右方向の弾性係数は大きくなり、逆に上下方向の弾性係数は小さくなる。例えば、洗濯兼脱水槽３４の回転速度がさらに増加すると、その結果、第１の共振点および第２の共振点より高い回転速度で外槽３３の共振が発生することがある。そのような外槽３３の共振による外槽３３の振動増大を、本発明のような動吸振器４１で抑えようとした時に、動吸振器４１の弾性体４３には弾性係数の大きなものが必要になる。そして、その外槽３３の共振による振動方向が左右方向であった場合、動吸振器としては左右方向の弾性係数を大きくする必要がある。
【００３４】
その際、本発明の第５の実施の形態のような構成とすれば、動吸振器４１において、弾性体４３の個数を増やしたり、断面積を増やすことなく動吸振器４１の左右方向の弾性係数を増やすことができる。その結果、より小さな動吸振器４１を構成することができ、動吸振器４１を設置するためのスペースが狭い場合でも、動吸振器４１を設けることができる。また、弾性体４３の個数増加によるコスト増加も抑えることができる。
【００３５】
（実施の形態６）
図６は、本発明の第６の実施の形態における洗濯機の構成を示すものである。図６において、実施の形態１〜５に示した動吸振器４１が洗濯機外枠３０に固定されている。動吸振器４１の弾性体４３の弾性係数は、洗濯機外枠３０の固有振動数および、洗濯兼脱水槽３４の定常時の回転速度に合うように設定されている。本発明の第６の実施の形態における洗濯機外枠３０の共振周波数は約１０Ｈｚであり、その時洗濯機外枠３０は左右方向に振動し、洗濯兼脱水槽３４の回転速度が、定常状態に達した時の回転周波数は約１５Ｈｚであり、その時洗濯機外枠３０は上下方向に振動する。
【００３６】
そこで、動吸振器４１の左右方向の固有振動数が約１０Ｈｚに、上下方向の固有振動数が約１５Ｈｚになるように、実施の形態１〜６で示した方法を利用し、動吸振器４１の弾性体４３の弾性係数を調整する。その結果、洗濯機外枠３０の共振点における振動および、洗濯兼脱水槽３４の回転速度が定常状態に達した時の振動を効果的に低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる洗濯機は、外槽に取り付ける錘に水等の液体を使用しないので、安価で静かに防振性能を向上することができ、洗濯機等の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１における洗濯機の断面図
【図２】同洗濯機の動吸振器の断面図
【図３】同洗濯機の脱水起動時の外槽の振動状態を示すグラフ
【図４】本発明の実施の形態５における洗濯機の動吸振器の断面図
【図５】任意の弾性体を水平面から傾けて設置した場合の図
【図６】本発明の実施の形態６における洗濯機の断面図
【図７】従来の洗濯機の断面図
【符号の説明】
【００３９】
３０  洗濯機外枠
３３  外槽
３３ａ  外槽下部
３４  洗濯兼脱水槽
３５  駆動手段
４１  動吸振器
４２  錘
４３  弾性体
４４  固定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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