脱水装置とそれを備える洗濯機
【課題】簡単な構造で、回転時の不釣合い振動の増大を抑えることが可能な脱水装置とそれを備える洗濯機を提供する。
【解決手段】洗濯機１００は、ほぼ鉛直方向に延びる軸を回転軸として回転することが可能であって、水を含む洗濯物を収容するための内槽１２０と、内槽１２０の上方において内槽１２０の周壁に配置されて、水を保持するためのバランスリング１３０と、内槽１２０の回転により生じる遠心力によって内槽１２０内の水をバランスリング１３０に誘導するための樋１２３とを備える。
【解決手段】洗濯機１００は、ほぼ鉛直方向に延びる軸を回転軸として回転することが可能であって、水を含む洗濯物を収容するための内槽１２０と、内槽１２０の上方において内槽１２０の周壁に配置されて、水を保持するためのバランスリング１３０と、内槽１２０の回転により生じる遠心力によって内槽１２０内の水をバランスリング１３０に誘導するための樋１２３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には脱水装置とそれを備える洗濯機に関し、特定的には、遠心力を用いて脱水を行なう脱水装置とそれを備える洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転の遠心力を利用した脱水装置や脱水を行なうことが可能な洗濯機は、回転機の不釣合い振動を低減させるために流体バランサ装置を備えている。不釣合い振動は、脱水するために脱水槽や洗濯槽などの回転槽に収容した洗濯物が回転槽の内部で偏り、回転槽がいわゆる不釣合い質量をもって回転することによって生じる。流体バランサ装置は、所定量の水あるいは塩水のような水溶液が注入されて密閉されたバランスリングなどによって構成される。このような流体バランサ装置は、脱水槽や洗濯槽などの回転体の回転速度が所定の範囲にあるとき、流体バランサ内に封入されている液体が回転体の不釣合い位置と反対側に移動することによって、回転体の過大な不釣合い振動を防止することができる。
【０００３】
図１３は、従来のバランスリングを備える洗濯機の回転槽の側面断面を概略的に示す図である。
【０００４】
図１３に示すように、円筒状の回転槽９２０は、回転槽９２０の上部において、回転槽９２０の周壁９２１上に、回転槽９２０と一体に形成されているバランスリング９３０を備える。バランスリング９３０は中空の環状であり、内部に液体収容空間９３１が形成されている。液体収容空間９３１内には水や塩水などの液体が収容されて密閉されている。
【０００５】
回転槽９２０は、図１３に一点鎖線で示す、回転槽９２０の底面の中心を通ってほぼ鉛直方向に延びる軸を回転軸９０１として回転するように、回転槽９２０の下方に配置されるモータ等によって駆動される。バランスリング９３０の高さ方向の中心を通る、図１３に破線で示すバランスリング平面９０２と、回転槽９２０の底面の中心を通って鉛直方向に延びる軸との交点を、回転槽９２０のバランスリング平面９０２の中心Ｏ０とする。回転槽９２０の内部に洗濯物が偏ることなく均一に収容されている場合には、回転槽９２０の回転軸９０１は、回転槽９２０の回転時にも回転槽９２０の中心Ｏ０から大きくずれることなく回転する。
【０００６】
図１４は、従来のバランスリングを備える回転槽が不釣合い（アンバランス）を有する状態で、洗濯機の１次モード共振点に相当する回転速度以下で回転運動しているときの回転槽の側断面を概略的に示す図である。図中の二点鎖線で示す回転槽９２０は、アンバランスＵが発生していない状態で回転する回転槽９２０を示す。
【０００７】
図１４に示すように、回転槽９２０の内部に収容される洗濯物が偏ってアンバランスＵが発生している場合にも、回転槽９２０は、回転槽９２０の下方に設けられているモータ等によって、静止時の回転槽９２０の回転軸９０１と同じ回転軸９０１を中心として回転させられる。しかしながら、アンバランスＵを有することによって回転槽９２０が傾いているので、回転軸９０１は回転槽９２０のバランスリング平面９０２の中心Ｏを通らず、回転槽９２０の中心Ｏの位置が、アンバランスＵが無い状態で回転する時の回転槽９２０の中心Ｏ０からずれた状態で回転槽９２０が回転する。
【０００８】
図１５は、図１４に示す回転槽をＸＶ−ＸＶ線の方向から見たときの回転槽の断面を概略的に示す断面図である。図中の二点鎖線で示す回転槽９２０は、アンバランスＵが発生していない状態で回転する回転槽９２０を示す。
【０００９】
図１５に示すように、アンバランスＵを有する状態で回転する回転槽９２０のバランスリング９３０内の任意の位置Ｗにおいては、バランスリング９３０内の液体には、回転槽９２０が回転軸９０１（図１４）を中心に回転することによって生じる遠心力Ｆが作用する。バランスリング９３０内の液体に働く重力や摩擦力等のその他の力は図示を省略している。位置Ｗにあるバランスリング９３０内の液体は、位置Ｗにおける回転槽９２０の周の接線方向の遠心力Ｆの分力Ｔによって、回転槽９２０の回転時には位置Ｗから分力Ｔの向きに移動する。そのため、バランスリング９３０内の液体の重心ＷＧは、バランスリング平面９０２（図１４）の面内において、回転軸９０１（図１４）が通る中心Ｏ０と、中心Ｏとを結ぶ直線上に、中心Ｏ０、中心Ｏ、アンバランスＵ、重心ＷＧの順に並ぶように位置する。その結果、バランスリング９３０とバランスリング９３０内の液体と洗濯物を含めた回転槽９２０全体の重心Ｇは、バランスリング平面９０２上に投影されると、中心Ｏ０と中心Ｏを結ぶ線上において、中心Ｏ０、中心Ｏ、重心Ｇの順に並ぶように位置する。このように、脱水時の回転運動が開始されてから、洗濯機の１次モード共振点に相当する回転速度（概ね３００ｒｐｍ以下）に達するまでの間は、アンバランスＵを有した状態で回転する回転槽９２０の重心Ｇは、アンバランスＵによる不釣合い振動を増大させる位置になる。
【００１０】
回転槽９２０の回転速度が１次モード共振点に相当する回転速度を超えると、バランスリング９３０に封入された液体は回転槽９２０内のアンバランスＵと反対の方向に移動する。
【００１１】
図１６は、従来のバランスリングを備える回転槽がアンバランスを有する状態で、洗濯機の１次モード共振点に相当する回転速度よりも大きい回転速度で回転運動しているときの回転槽の側断面を概略的に示す図である。図中の二点鎖線で示す回転槽９２０は、アンバランスＵが発生していない状態で回転する回転槽９２０を示す。
【００１２】
図１６に示すように、回転槽９２０の回転速度が１次モード共振点に相当する回転速度を超えると、バランスリング９３０内の液体が、図１４に示す位置から、中心Ｏに対してアンバランスＵと反対側に移動し、液体の重心ＷＧの位置が中心Ｏに対してアンバランスＵと反対側になる。回転槽９２０の回転速度が１次モード共振点に相当する回転速度を超えている場合にも、回転槽９２０は、回転槽９２０の下方に設けられているモータ等によって、アンバランスＵが無い状態で回転する時の回転槽９２０の回転軸９０１と同じ回転軸９０１を中心として回転させられる。
【００１３】
図１７は、図１６に示す回転槽をＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線の方向から見たときの回転槽の断面を概略的に示す断面図である。図中の二点鎖線で示す回転槽９２０は、アンバランスＵが発生していない状態で回転する回転槽９２０を示す。
【００１４】
図１７に示すように、回転槽９２０の回転時には、上述したように、位置Ｗにあるバランスリング９３０内の液体は、位置Ｗにおける回転槽９２０の周の接線方向の遠心力Ｆの分力Ｔによって、位置Ｗから分力Ｔの方向に移動する。そのため、バランスリング９３０内の液体の重心ＷＧは、バランスリング平面９０２（図１６）の面内において、回転軸９０１（図１６）が通る中心Ｏ０と、中心Ｏとを結ぶ直線上に、アンバランスＵ、中心Ｏ０、中心Ｏ、重心ＷＧの順に並ぶように位置する。その結果、バランスリング９３０とバランスリング９３０内の液体と洗濯物を含めた回転槽９２０全体の重心Ｇは、バランスリング平面９０２上に投影されると、中心Ｏ０と中心Ｏを結ぶ線上において、中心Ｏ０、重心Ｇ、中心Ｏの順に並ぶように位置する。このように、回転速度が洗濯機の１次モード共振に相当する回転速度を超えた場合には、アンバランスＵを有した状態で回転する回転槽９２０の重心Ｇは、アンバランスＵによる不釣合い振動を減少させる位置になる。このようにして、バランスリング９３０に封入された液体は回転槽９２０内の不釣合いを解消し、回転槽９２０の回転振動を低減する。
【００１５】
従来のバランスリングなどの流体バランサ装置を備える脱水機や洗濯機は、このようにして、脱水槽や洗濯槽の回転時の不釣合い振動を防いでいる。
【００１６】
例えば、特開昭６３−１５８３３６号公報（特許文献１）に記載のバランサは、中空の環状に形成され、内部に水が封入されて密閉されている。バランサは、脱水槽の上端周辺に沿って設けられている。バランサの内部には遮蔽板が並べて配置されて、回転時のバランサ内の水の移動を制限することによって自励振動の発生を防いでいる。
【００１７】
また、特開昭６０−１５６４９５号公報（特許文献２）に記載の脱水兼用洗濯機は、環状のバランスリングを回転槽の上部に備えるが、バランスリングの内部には水が封入されておらず、密閉されていない。この脱水兼用洗濯機は、洗濯に用いた回転槽の内部の水を、脱水運転毎にポンプで揚水してバランスリング内に一定量供給することによって、脱水運転時の回転槽の回転による不釣合い振動を防ぐ。このようにすることにより、予め洗濯機の製造時にバランスリング内に水を封入して密閉する必要がない。
【００１８】
一方、実開平１−１３８３８３号公報（特許文献３）に記載のドラム式洗濯機においては、ドラムは、水を満たした水槽内で水平軸を中心にして回転されて、ドラム内に収容されている洗濯物が遠心脱水される。ドラムの外周面には、ドラムの回転軸となる水平軸芯と同軸に略円環状の液溜り部が設けられており、水槽内の水が液溜り部の流入部から液溜り部の内部に流入して、脱水運転時のドラムの回転による不釣合い振動を防ぐ。また、遠心脱水終了後には、ドラムの回転速度が低下するに従って、液溜り部の内部の水は、流入部から重力によって自然落下する。
【００１９】
また、特開２００２−１３６７９２号公報（特許文献４）に記載のドラム式洗濯機においては、水を満たした外槽内でドラムが水平軸または傾斜軸を中心にして回転されて、ドラム内に収容されている洗濯物が遠心脱水される。ドラムの外面には、複数の貯水槽が設けられており、貯水槽には注水手段によって水が供給されて、脱水運転時のドラムの回転による不釣合い振動を防ぐ。また、貯水槽内部の水は、遠心脱水の進行に伴って、遠心力によって貯水槽の外周面の排水孔から外槽内に流出させられる。このようにして、洗濯物から水分が抜けてドラム内の洗濯物の重量が減少するとともに貯水量を減少させることによって、ドラム全体の偏心荷重の変動に対応させている。
【特許文献１】特開昭６３−１５８３３６号公報
【特許文献２】特開昭６０−１５６４９５号公報
【特許文献３】実開平１−１３８３８３号公報
【特許文献４】特開２００２−１３６７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、従来の流体バランサ装置は、洗濯機の脱水行程において、特に脱水起動時から、回転体の１次モード共振点に相当する回転速度に達するまでの間には、上述したように、回転軸に対して、回転体のアンバランスが位置する方向と流体バランサ装置中の水が移動する方向が一致し、不釣合い振動を増大させてしまうという問題がある。
【００２１】
また、特開昭６３−１５８３３６号公報（特許文献１）に記載のバランサのように、水、あるいは、食塩などの水溶液を密封した構成では、製造時に封入した液体をそのまま長期にわたって使用するものであるため、密閉構造を確実なものにする必要があり、コスト高となるという問題がある。さらに、製造当初には確実な密閉構造を達成しても、長期間にわたって使用する場合には、シールの劣化等により水漏れを生じることがある。水漏れが生じると、バランサ内に封入された水量が減少して、バランス作用を損なうという問題がある。
【００２２】
特開昭６０−１５６４９５号公報（特許文献２）に記載の脱水兼用洗濯機は、確実な密閉構造を必要としないが、脱水運転毎にバランスリング内に一定量の水を供給するためにポンプを用いるので、部品点数の増加や脱水兼用洗濯機全体の重量の増加という問題がある。
【００２３】
そこで、この発明の目的は、簡単な構造で、回転時の不釣合い振動の増大を抑えることが可能な脱水装置とそれを備える洗濯機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この発明に従った脱水装置は、ほぼ鉛直方向に延びる軸を回転軸として回転することが可能であって、水を含む繊維構造体を収容するための容器と、容器の上方において容器の周壁に配置されて、水を保持するための水保持部と、容器の回転により生じる遠心力によって容器内の水を水保持部に誘導するための水路とを備える。
【００２５】
このようにすることにより、脱水中に容器の回転により繊維構造体から遠心分離された水を水保持部に導き、流体バランサとして作用させることができる。
【００２６】
脱水装置で脱水するために容器内に収容されている繊維構造体に含まれる水を流体バランサに利用するため、従来のバランスリング等のように、予め水を封入して密閉する必要がない。そのため、製品の重量を必要以上に大きくしなくてもよいし、当初密閉したバランスリングを長期間使用することによってバランスリングの水漏れが生じて流体バランサの作用が損なわれることもない。
【００２７】
また、遠心力を利用して、繊維構造体に含まれる水を容器内から水保持部に誘導するため、従来のように揚水のための給水ポンプなどを必要とすることなく、脱水運転時の不釣合い振動を低減させることが可能となる。
【００２８】
さらに、容器の回転数が小さい場合には、容器内の水に働く遠心力が小さく、水保持部には水が誘導されないことから、回転初期に不釣合い振動を増大するような状況に陥ることなしに、脱水運転時の不釣合い振動を低減させることが可能となる。
【００２９】
このようにすることにより、簡単な構造で、回転時の不釣合い振動の増大を抑えることが可能な脱水装置を提供することができる。
【００３０】
この発明に従った脱水装置においては、水路は容器の周壁に配置され、回転軸と水路との距離は、容器の下部から上部に向かって次第に大きくなるように構成されていることが好ましい。
【００３１】
このようにすることにより、容器内の繊維構造体から遠心分離された水を遠心力によって水保持部に誘導することが容易になる。
【００３２】
この発明に従った脱水装置においては、容器の回転速度が所定の回転速度よりも大きい場合に、容器の回転により生じる遠心力によって水保持部の内部に流入した水が水保持部の内部に保持され、かつ、水保持部の回転速度が所定の回転速度よりも小さい場合に、容器の回転により生じる遠心力によって水保持部の内部に流入した水が水保持部の内部に保持されないように水保持部は構成されていることが好ましい。
【００３３】
このようにすることにより、回転速度の低い脱水工程初期には、容器内の水に働く遠心力が小さく、容器内の水は水路を通って水保持部に流入しないので、水保持部の内部において水が回転することによる自励振動やアンバランスの増大を防ぐことができる。また、脱水工程初期および脱水工程終了時には水保持部に水が保持されないので重量を減少させることができ、回転開始時、あるいは、制動時に、容器を回転させるための駆動モータ等への負担を減少させることが可能となる。
【００３４】
この発明に従った脱水装置においては、水路に流入した水を容器の内部に逆流させないようにして水路の外部に排出することが可能であるように水路は構成されていることが好ましい。
【００３５】
このようにすることにより、回転速度の低い脱水工程初期においては、容器から水路に遠心分離された水が、水保持部に誘導される前に水路から排出されてしまわないように水路内に保持することができるとともに、脱水工程終了時においては、水保持部まで到達しなかった水が再び容器に戻って脱水した繊維構造体を濡らしてしまうことを防止することができる。
【００３６】
この発明に従った脱水装置においては、水路は、多孔質状に形成されている水保持部材を有することが好ましい。
【００３７】
このようにすることにより、多孔質状に形成されている水保持部材の毛管現象を利用して水を回転方向に幅広く分散させて保持することができるので、回転時に水路内の水が偏ってアンバランスの原因となることを防止することが可能となる。
【００３８】
この発明に従った脱水装置は、容器内に殺菌効果を有する物質を供給するための供給手段を備え、供給手段は、容器の内部に殺菌効果を有する物質を供給するように構成されていることが好ましい。
【００３９】
このようにすることにより、長期間に渡って脱水運転を繰り返しても、水路や水保持部の内部の汚れや、それに伴うカビの発生を抑えることが可能となる。
【００４０】
この発明に従った脱水装置においては、殺菌効果を有する物質は、銀イオンを含む水であることが好ましい。
【００４１】
このようにすることにより、長期間に渡って脱水運転を繰り返しても、銀の抗菌作用をもって、水路や水保持部の内部の汚れやそれに伴うカビの発生を抑えることが可能となる。
【００４２】
この発明に従った脱水装置においては、水保持部は、水保持部の内部と外部とを連通して水を水保持部から排水するための水保持部排水孔と、水保持部排水孔に配置される弁体とを有し、弁体は、容器の回転速度に応じて水保持部排水孔を開放または閉塞するように構成されていることが好ましい。
【００４３】
容器の回転速度が１次モード共振点に相当する回転速度よりも高くなると、水保持部内の液体が水保持部内部において移動して、不釣合いが低減される。しかしながら、容器の回転速度がさらに上昇し、容器の２次モード共振点に相当する回転速度に近付くと、水保持部内の液体は、再び不釣合いを増大させる方向へ移動する。
【００４４】
実開平１−１３８３８３号公報（特許文献３）と特開２００２−１３６７９２号公報（特許文献４）に記載の洗濯機は、脱水工程において、バランサ装置として使用されている液溜り部や貯水槽から水を排出することが可能な構成を有する。しかしながら、これらの洗濯機においては、脱水工程の終了時に液溜り部の内部の水を自然落下させて排水したり、貯水槽の外周面等に形成された排水孔から脱水工程の進行に伴って遠心力によって徐々に排水させたりするだけで、液溜り部や貯水槽の内部の水によって、一旦、不釣合いが低減された後に再び不釣合いが増大することを防ぐものではない。
【００４５】
そこで、水保持部は、水保持部の内部と外部とを連通して水を水保持部から排水するための水保持部排水孔と、水保持部排水孔に配置される弁体とを有し、弁体は、容器の回転速度に応じて水保持部排水孔を開放または閉塞するように構成されていることによって、容器の回転数が２次モード共振点に相当するほど高い場合に、水保持部の内部に導かれた水が不釣合いを増大させることを防ぐことができる。
【００４６】
この発明に従った脱水装置においては、弁体は、容器が所定の速度よりも低い速度で回転している場合には水保持部排水孔を閉塞し、かつ、容器が所定の速度よりも高い速度で回転している場合には、水保持部排水孔を開放するように構成されていることが好ましい。
【００４７】
このようにすることにより、脱水工程中に容器の２次モード共振が起こる回転速度に近付いた時点で弁体が水保持部排水孔を開き、水保持部内の水を排出することによって、２次モード共振が起こる回転速度に近付くに従って水保持部内の水が不釣合い振動を増大させる方向へ移動することを防止することが可能となる。
【００４８】
この発明に従った脱水装置においては、弁体は、弾性体によって形成されていることが好ましい。
【００４９】
このようにすることにより、電磁力等を用いて開閉する弁体を使用する場合と比較して部品点数を減らし、簡便な構造とすることが可能となる。
【００５０】
この発明に従った脱水装置においては、水路は、水路の内部と外部とを連通して水を水路から排水するための水路排水孔と、水路排水孔に配置される弁体とを有し、弁体は、容器の回転速度に応じて水路排水孔を開放または閉塞するように構成されていることが好ましい。
【００５１】
このようにすることにより、脱水工程の初期においては、水路排水孔を閉塞することによって、容器から遠心分離されて水路内に流入した水が水保持部に導かれる前に水路から排出されないように水路内に保持するとともに、脱水工程の終了時においては、水路排水孔を開放することによって、水保持部に到達しなかった水が、水路を逆流して容器内に再び戻ってしまうことを防止することができる。
【００５２】
この発明に従った洗濯機は、上記のいずれかの脱水装置を備えることが好ましい。
【００５３】
このようにすることにより、繊維構造体の洗濯終了後に速やかに脱水を行なうことができる。
【発明の効果】
【００５４】
以上のように、この発明によれば、簡単な構造で、回転時の不釣合い振動の増大を抑えることが可能な脱水装置とそれを備える洗濯機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５６】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す側断面図である。
【００５７】
図１に示すように、脱水装置を備える洗濯機１００は、筐体１０１の内部に、防振系１０２によって筐体１０１に支持されている外槽１４０と、外槽１４０の内側に配置されている容器として内槽１２０と、外槽１４０と内槽１２０の上方に配置される供給手段として給水装置１１０と、内槽１２０の上方において内槽１２０の周壁に配置される水保持部としてバランスリング１３０と、内槽１２０の下方に配置されるモータ１０４と動力伝達機構１０３と、排水経路１４１と、排水弁１４２と、制御部１０５とを備える。内槽１２０とバランスリング１３０は一体に形成されている。
【００５８】
内槽１２０の底面内部には、内槽１２０内の水を撹拌するためのパルセータ（図示せず）が配置されている。パルセータの軸は内槽１２０の底面から内槽１２０の外側へ突き出ており、動力伝達機構１０３を通してパルセータを駆動するためのモータ１０４に接続されている。内槽１２０は、動力伝達機構１０３を通してモータ１０４によって、内槽１２０の底面の中心を通ってほぼ鉛直方向に延びる軸を中心に回転させられる。
【００５９】
給水装置１１０は、銀イオン溶出装置１１１と、内槽１２０内に給水するための給水弁１１２と、補助給水弁１１３とを含む。
【００６０】
図２は、内槽の全体を概略的に示す斜視図である。図３は、バランスリングと樋と内槽の断面の一部を概略的に示す断面図である。図中の二点鎖線の矢印は、水が移動する方向を示す。
【００６１】
図１から図３に示すように、内槽１２０は、ほぼ円筒状に形成され、周壁１２１の全体に多数の孔１２２が形成されている。内槽１２０の周壁１２１の上には、内槽１２０の下部から上部までのほぼ全体にわたって延びる水路として複数の樋１２３が配置されている。複数の樋１２３は内槽１２０の周方向に間隔をあけて配置されている。樋１２３は、内槽１２０の周壁１２１に形成されている孔１２２を内槽１２０の外側から覆うように内槽１２０と一体化するように形成されている。樋１２３の上端は、内槽１２０の上方に配置されているバランスリング１３０の内部に入りこむように配置されている。内槽１２０の周壁１２１の外周面と樋１２３の内壁面１２３ｄとの距離は、内槽１２０の下部では小さく、内槽１２０の上部では大きくなるように形成されている。したがって、内槽１２０の回転軸と樋１２３との距離は、内槽１２０の下部から上部に向かって次第に大きくなる。樋１２３の下部には、排水孔１２４が形成されている。
【００６２】
図４は、樋の全体を概略的に示す斜視図である。
【００６３】
図４に示すように、樋１２３は、上方から見た断面がＵの字状に形成されている。樋１２３は、弧１２３ｃの両端に２枚の側壁１２３ａと側壁１２３ｂが配置されて構成されている。弧１２３ｃは、内槽１２０の周壁１２１に沿った形状を有し、第１実施形態においては、樋１２３は、弧１２３ｃの中心角、すなわち、弧１２３ｃの両端の側壁１２３ａと側壁１２３ｂのなす角度αがπ／６であるように形成されており、内槽１２０の外周には６つの樋１２３が、π／６ずつ互いに間隔を開けて配置されている。
【００６４】
図１から図４を参照して、洗濯機１００の洗濯工程とすすぎ工程と、脱水工程を説明する。
【００６５】
内槽１２０の内部には、繊維構造体として洗濯物が収容される。洗濯工程とすすぎ工程においては、外槽１４０の下部の排水弁１４２が閉じられ、給水装置１１０の給水弁１１２が開かれて、内槽１２０の内部に上方から所定量の水が供給される。内槽１２０内に供給された水は、内槽１２０の周壁１２１の孔１２２を通って、内槽１２０の外面と外槽１４０の内面との間の空間に流入し、内槽１２０を含む外槽１４０の内部が水で満たされる。モータ１０４が駆動されると、動力伝達機構１０３を通してパルセータが回転させられて内槽１２０内の水と水中の洗濯物が撹拌される。洗濯工程とすすぎ工程の排水時には、排水弁１４２が開かれて、外槽１４０の内部に貯められている水が排水経路１４１を通って排水口１４３から排水される。樋１２３の内部の水は、排水孔１２４を通って樋１２３の外部、すなわち、内槽１２０と外槽１４０との間の空間に排出され、排水経路１４１を通って排水口１４３から排水される。排水弁１４２を所定の時間、開くことによって内槽１２０と外槽１４０の内部からの排水が終了しても、洗濯物は水を含んだ状態で内槽１２０内に収容されている。内槽１２０中の水位が規定の値より低下したことを制御部１０５が確認すると、モータ１０４は脱水回転運動を開始する。
【００６６】
脱水工程においては、洗濯工程またはすすぎ工程において内槽１２０と外槽１４０の内部に貯められた水を排水した後、排水弁１４２を開けたままで、モータ１０４が駆動され、動力伝達機構１０３を通して内槽１２０が回転させられる。内槽１２０が回転すると、内槽１２０内に収容されている洗濯物に含まれる水に遠心力が働き、遠心力を受けた水は、孔１２２を通って内槽１２０の外部に流出し、回転していない外槽１４０の内壁面に衝突して、外槽１４０の内壁面を伝って下方へ流れ落ちる。水は、排水経路１４１から排水口１４３を通って洗濯機１００の外部に排出される。
【００６７】
一方、内槽１２０の孔１２２は、内槽１２０の周壁１２１の周方向にπ／６の角度ずつ間隔を開けて、π／６の角度にわたって樋１２３によって内槽１２０の外側から覆われている。そのため、内槽１２０が回転することによって遠心力を受けて孔１２２の外部に流出した水の一部は、内槽１２０と外槽１４０との間の空間に流出せずに、樋１２３の内部に保持される。
【００６８】
樋１２３は、内槽１２０の回転軸からの距離が下部で小さく、上部で大きいテーパ形状に形成されている。内槽１２０の内部から孔１２２を通って内槽１２０の周壁１２１と樋１２３との間に流出した水は、内槽１２０の回転による遠心力を受けて、樋１２３の内壁面１２３ｄに沿って内槽１２０の回転軸から離れる方向に移動するため、樋１２３の内壁面１２３ｄに沿って樋１２３の内部を上昇するように移動し、内槽１２０の上方に配置されているバランスリング１３０の内部に流入する。樋１２３の弧１２３ｃの中心角αの大きさと、内槽１２０の外部に配置する樋１２３の数を変更することによって、バランスリング１３０に誘導する水の量を変更することができる。樋１２３の大きさと数は、洗濯機１００の大きさ等より規定する。例えば、α＝２πとした場合、内槽１２０の外周を全周に亘って覆う樋１２３を備える洗濯機１００や、α＝π／６とした場合、樋１２３を６個備える洗濯機１００が考えられる。
【００６９】
樋１２３は、内部に多孔質状に形成されている水保持部材(図示せず)を備えてもよい。樋１２３の弧１２３ｃの中心角が大きい場合には、多孔質部材のような吸水性の高い水保持部材を樋１２３の内部に備えることによって、バランスリング１３０に到達せずに樋１２３内に保持された水がアンバランスを増長する原因とならないように、樋１２３の内部の水を周方向に分散して保持することができる。
【００７０】
遠心力によって内槽１２０から樋１２３を通ってバランスリング１３０内に誘導された水は、内槽１２０に収容されている洗濯物が偏って内槽１２０にアンバランスがある状態で回転しているとき、バランスリング１３０内においてアンバランスを解消する方向に移動して、流体バランサとして働く。
【００７１】
このように、洗濯機１００は、ほぼ鉛直方向に延びる軸を回転軸として回転することが可能であって、水を含む洗濯物を収容するための内槽１２０と、内槽１２０の上方において内槽１２０の周壁に配置されて、水を保持するためのバランスリング１３０と、内槽１２０の回転により生じる遠心力によって内槽１２０内の水をバランスリング１３０に誘導するための樋１２３とを備える。
【００７２】
このようにすることにより、脱水中に内槽１２０の回転により洗濯物から遠心分離された水をバランスリング１３０に導き、流体バランサとして作用させることができる。
【００７３】
洗濯機１００で脱水するために内槽１２０内に収容されている洗濯物に含まれる水を流体バランサに利用するため、従来のバランスリング等のように、予め水を封入して密閉する必要がない。そのため、洗濯機１００の重量を必要以上に大きくしなくてもよいし、当初密閉したバランスリングを長期間使用することによってバランスリングの水漏れが生じて流体バランサの作用が損なわれることもない。
【００７４】
また、遠心力を利用して、洗濯物に含まれる水を内槽１２０内からバランスリング１３０に誘導するため、従来のように揚水のための給水ポンプなどを必要とすることなく、脱水運転時の不釣合い振動を低減させることが可能となる。
【００７５】
さらに、内槽１２０の回転数が小さい場合には、内槽１２０内の水に働く遠心力が小さく、バランスリング１３０には水が誘導されないことから、回転初期に不釣合い振動を増大するような状況に陥ることなしに、脱水運転時の不釣合い振動を低減させることが可能となる。
【００７６】
このようにすることにより、簡単な構造で、回転時の不釣合い振動の増大を抑えることが可能な洗濯機１００を提供することができる。
【００７７】
また、洗濯機１００においては、樋１２３は内槽１２０の周壁１２１の外側に配置され、内槽１２０の回転軸と樋１２３との距離は、内槽１２０の下部から上部に向かって次第に大きくなるように構成されている。
【００７８】
このようにすることにより、内槽１２０内の繊維構造体から遠心分離された水を遠心力によってバランスリング１３０に誘導することが容易になる。
【００７９】
また、洗濯機１００においては、樋１２３は、多孔質状に形成されている水保持部材を有してもよい。
【００８０】
このようにすることにより、多孔質状に形成されている水保持部材の毛管現象を利用して水を回転方向に幅広く分散させて保持することができるので、回転時に樋１２３内の水が偏ってアンバランスの原因となることを防止することが可能となる。
【００８１】
図５は、内槽とバランスリングの断面の一部を概略的に示す断面図である。図中の二点鎖線の矢印は、水が移動する方向を示す。
【００８２】
図５に示すように、バランスリング１３０は、内槽１２０の上方において内槽１２０の周壁１２１の外側に、内槽１２０と一体に形成されている。バランスリング１３０は、側断面がＣの字状となるような形状を有する。バランスリング１３０は、上端１３２において内槽１２０の周壁１２１の上端と接続されており、上端１３２から下端１３１までの間には、内槽１２０の回転軸側に凹面、回転軸の反対側に凸面が形成されるように、凹部１３３が形成されている。バランスリング１３０の上端１３２は内槽１２０と接続されているが、バランスリング１３０の下端１３１と、内槽１２０の外側に配置されている樋１２３との間には空間が形成されている。バランスリング１３０の下端１３１と、内槽１２０の回転軸との距離をｒとする。第１実施形態においては、ｒ＝０．２５ｍとする。バランスリング１３０の下端１３１の傾きは、バランスリング１３０の下端１３１における凹部１３３の接線に垂直な直線と水平線とのなす角θで表す。
【００８３】
脱水工程において内槽１２０が回転すると、内槽１２０内に収容されている洗濯物が含む水に遠心力が働き、内槽１２０内の水は、図中の二点鎖線の矢印で示すように、内槽１２０の周壁１２１に沿って上昇して孔１２２から樋１２３の内部に流出し、樋１２３の内壁面１２３ｄに衝突し、樋１２３の内壁面１２３ｄを伝うように上昇して、バランスリング１３０の凹部１３３に流入し、凹部１３３に貯められることによってバランスリング１３０内に保持される。このようにして、バランスリング１３０に水１５０が保持される。
【００８４】
バランスリング１３０内に流入し、凹部１３３に貯められている質量ｍの水１５０には、内槽１２０が角速度ωで回転している場合には、バランスリング１３０の下端１３１において、ｍｇの大きさの重力と、ｍｒω２の大きさの遠心力がはたらく。ここでは、水１５０の質量ｍがバランスリング１３０の下端１３１に集中するとしている。バランスリング１３０の下端１３１において水１５０に働く重力ｍｇと遠心力ｍｒω２の合力Ｓが水平面となす角度をθ１とする。θ１は、ｔａｎθ１＝ｍｇ／ｍｒω２として表される。内槽１２０の回転軸からバランスリング１３０の下端１３１までの距離ｒと、内槽１２０の回転速度によって、バランスリング１３０の下端１３１において水１５０に働く遠心力の大きさが変化し、合力Ｓと水平面とのなす角θ１の大きさが変化する。
【００８５】
バランスリング１３０の下端１３１において合力Ｓと水平面とのなす角θ１の大きさが、バランスリング１３０の下端１３１の傾きを表すθよりも大きい場合には、バランスリング１３０の凹部１３３に貯められている水１５０はバランスリング１３０内に保持されずに落下する。例えば、θ＝１５°の場合には、内槽１２０の回転速度が１１５ｒｐｍ以下のときにｍｇ／ｍｒω２＝ｔａｎθ１＞ｔａｎθ、すなわち、θ１＞θとなり、凹部１３３に保持されている水１５０がバランスリング１３０から落下する。
【００８６】
図６は、内槽と、別の形状のバランスリングの断面の一部を概略的に示す断面図である。図中の二点鎖線の矢印は、水が移動する方向を示す。
【００８７】
図６に示すように、バランスリング１３０の形状を、図５に示す形状と異なる形状としてもよい。図６に示すバランスリング１３０は、凹部１３３に貯めることのできる水１５０の量が図５に示すバランスリング１３０よりも大きくなるように構成されている。
【００８８】
上述したように、バランスリング１３０の下端１３１において、ｔａｎθ１＝ｍｇ／ｍｒω２で表される、凹部１３３内に保持されている水１５０に働く重力と遠心力との合力が水平線となす角度θ１が、バランスリング１３０の下端１３１における傾きを表すθよりも大きければ、バランスリング１３０内の水１５０は凹部１３３に保持されずに落下する。ここで、ｔａｎθ１＝ｍｇ／ｍｒω２＝ｇ／ｒω２であるから、図５に示すバランスリング１３０と比べて凹部１３３の容積が大きい図６に示すバランスリング１３０の場合にも、θ＝１５°とすれば、内槽１２０の回転速度が１１５ｒｐｍ以下のときに凹部１３３に保持されている水１５０がバランスリング１３０から落下する。
【００８９】
このように、バランスリング１３０の下端１３１の傾きによって、脱水工程においてバランサ作用が必要とされる内槽１２０の回転速度範囲に合わせて、バランスリング１３０内に水１５０を保持することができる。
【００９０】
また、バランスリング１３０の下端１３１の傾きが同じバランスリング１３０であっても、バランスリング１３０の凹部１３３の形状を変えることによって、バランスリング１３０の容積を変更することができる。例えば、バランスリング１３０の凹部１３３において、内槽１２０の回転軸からバランスリング１３０の最大外周面までの距離を２７０ｍｍとし、下端１３１における内槽１２０の回転軸からバランスリング１３０の距離を２５０ｍｍとし、バランスリング１３０の下端１３１から上端１３２までの高さを３０ｍｍとすると、バランスリング１３０の凹部１３３の容積は２Ｌ弱となる。
【００９１】
バランスリング１３０の内部に保持される水１５０の量が多い程、アンバランスを解消するバランサ作用が大きくなる。また一方では、バランスリング１３０によって不釣合い振動を解消するためには、バランスリング１３０の内部に保持する水１５０の量は、バランスリング１３０の容積の約半分程度であることが好ましい。そこで、内槽１２０の外側に配置して内槽１２０の孔１２２をふさぐ樋１２３の形状と数によってバランスリング１３０内に導かれる水１５０の量がバランスリング１３０の容積の半分程度になるように、バランスリング１３０の凹部１３３の形状によってバランスリング１３０の容積を決定することによって、バランスリング１３０による不釣合い振動の補正効果を高めることができる。
【００９２】
図６に示すバランスリング１３０のその他の構成と作用は、図５に示すバランスリング１３０と同様である。
【００９３】
このようにしてバランスリング１３０の形状を決定することで、脱水工程初期において、１次モード共振が起こると考えられるような、低い回転速度のときにはバランスリング１３０内に水１５０を存在させないことによって、不要な自励振動の発生を防止することができる。また、回転開始時には、バランスリング１３０内に水１５０が誘導されておらず、バランスリング１３０を含む内槽１２０の上部の重量が小さいことから、モータ１０４や動力伝達機構１０３（図１）への負担を少なくし、内槽１２０の回転数が十分に上昇するまでにかかる時間を短縮することが可能となる。また、脱水行程終了時に内槽１２０の回転速度が低下すると、バランスリング１３０内の水１５０は自重によりバランスリング１３０の下端１３１から落下して排水経路１４１（図１）へ移動し、バランスリング１３０の質量が小さくなるため、モータ１０４や動力伝達機構１０３への負担が小さくなり、制動時間の短縮も可能となる。
【００９４】
このように、洗濯機１００においては、内槽１２０の回転速度が所定の回転速度よりも大きい場合に、内槽１２０の回転により生じる遠心力によってバランスリング１３０の内部に流入した水１５０がバランスリング１３０の内部に保持され、かつ、バランスリング１３０の回転速度が所定の回転速度よりも小さい場合に、内槽１２０の回転により生じる遠心力によってバランスリング１３０の内部に流入した水１５０がバランスリング１３０の内部に保持されないようにバランスリング１３０は構成されている。
【００９５】
このようにすることにより、回転速度の低い脱水工程初期には、内槽１２０内の水に働く遠心力が小さく、内槽１２０内の水は樋１２３を通ってバランスリング１３０に流入しないので、バランスリング１３０の内部において水が回転することによる自励振動やアンバランスの増大を防ぐことができる。また、脱水工程初期および脱水工程終了時にはバランスリング１３０に水１５０が保持されないので重量を減少させることができ、回転開始時、あるいは、制動時に、内槽１２０を回転させるための駆動モータ１０４等への負担を減少させることが可能となる。
【００９６】
図３の（Ａ）に示すように、内槽１２０内に収容されている洗濯物を脱水するために、ある程度以上の回転速度で内槽１２０を回転させているときには、内槽１２０内の水が図中の二点鎖線の矢印で示すように、内槽１２０の回転で生じる遠心力によって内槽１２０の周壁１２１に沿って上昇し、孔１２２を通って外部に樋１２３の内部に流出し、樋１２３の内壁面１２３ｄに沿って上昇して、バランスリング１３０の内部に流入して保持される。バランスリング１３０の内部に保持されている水は、内槽１２０の回転速度が低くなると、バランスリング１３０の下端１３１を通ってバランスリング１３０から落下する。
【００９７】
一方、図３の（Ｂ）に示すように、脱水工程の終了時に内槽１２０の回転速度が低くなる時には、樋１２３の内部の水に働く遠心力が小さくなり、樋１２３の内部の水は樋１２３の内壁面１２３ｄに沿って落下し、樋１２３の下部に形成されている排水孔１２４を通って、内槽１２０の内部に逆流することなく、外部に排出される。
【００９８】
このように、洗濯機１００においては、樋１２３に流入した水を内槽１２０の内部に逆流させないようにして樋１２３の外部に排出することが可能であるように樋１２３は構成されている。
【００９９】
このようにすることにより、回転速度の低い脱水工程初期においては、内槽１２０から樋１２３に遠心分離された水が、バランスリング１３０に誘導される前に樋１２３から排出されてしまわないように樋１２３内に保持することができるとともに、脱水工程終了時においては、バランスリング１３０まで到達しなかった水が再び内槽１２０に戻って脱水した洗濯物を濡らしてしまうことを防止することができる。
【０１００】
樋１２３は、排水孔１２４に排水弁（図示せず）を備えるものであっても良い。これは、脱水工程初期の、内槽１２０の回転速度が低いときに、バランスリング１３０に到達せずに樋１２３の内部に保持されている水がアンバランスの原因となるような状況になった時、この水を排水することが可能となるようにするものである。
【０１０１】
また、洗濯機１００の給水装置１１０（図１）は、洗濯工程やすすぎ工程の最終工程において、内槽１２０に水を供給するときに、銀イオン溶出装置１１１（図１）によって溶出された銀イオンを含む水を内槽１２０に供給する。洗濯工程やすすぎ工程の後、脱水工程に入る前に、内槽１２０内の水の大部分はバランスリング１３０に導入されずに排水経路１４１（図１）を通って排水されるが、内槽１２０に収容されている洗濯物には銀イオン水が含まれる。脱水工程において銀イオンを含む水が樋１２３を通ってバランスリング１３０に導かれる。
【０１０２】
このように、洗濯機１００は、内槽１２０内に殺菌効果を有する物質を供給するための給水装置１１０を備え、給水装置１１０は、内槽１２０の内部に殺菌効果を有する物質を供給するように構成されている。洗濯機１００においては、殺菌効果を有する物質は、銀イオンを含む水である。
【０１０３】
このようにすることにより、長期間に渡って脱水運転を繰り返しても、銀の抗菌作用をもって、樋１２３やバランスリング１３０の内部の汚れやそれに伴うカビの発生を抑えることが可能となる。
【０１０４】
洗濯機１００は、洗濯およびすすぎの最終工程中に、洗濯機１００の給水装置１１０に備えられた銀イオン溶出装置１１１において殺菌性銀イオン水を生成し、補助給水弁１１３を通じて樋１２３内の壁面に殺菌性銀イオン水を供給するようにしてもよい。このようにすることにより、内槽１２０内の洗濯内容物を再び濡らすことなく、樋１２３とバランスリング１３０内部の汚れや、それに伴うカビの発生を抑えることが可能となる。
【０１０５】
また、洗濯機１００においては、水が内槽１２０に接合された樋１２３の内部を通ってバランスリング１３０へ移動するものとしたことから、洗濯機１００の筐体１０１（図１）に対する内槽１２０の設置角度によらず、水をバランスリング１３０へ導入し、不釣合い振動を抑制することが可能となる。
【０１０６】
（第２実施形態）
図７は、この発明の第２実施形態として、洗濯機の内槽とバランスリングの側断面の一部を概略的に示す断面図である。
【０１０７】
図７に示すように、第２実施形態の内槽１２０は、内槽１２０の周壁１２１の全体ではなく、周壁１２１の上部のみに孔１２２を有する。内槽１２０の上部の孔１２２は、内槽１２０の上部において、周壁１２１の周囲に内槽１２０と一体に形成されているバランスリング１３０の内部と連通している。水路として内槽１２０の周壁１２１は、内槽１２０の下部よりも上部において径が大きくなるように形成されており、内槽１２０は、いわゆる穴無し槽である。第２実施形態の洗濯機は、第１実施形態の洗濯機１００が備えるような樋を備えていない。
【０１０８】
脱水工程において内槽１２０が回転すると、内槽１２０に収容される洗濯物に含まれる水に遠心力が働いて、水は、内槽１２０の周壁１２１に沿って上昇する。内槽１２０の壁には、上部にのみ孔１２２が形成されているので、水は、内槽１２０の上部の孔１２２に到達するまで内槽１２０の外部に排出されない。このようにすることにより、洗濯物に含まれる水の大部分をバランスリング１３０に誘導することができる。また、内槽１２０の外部に第１実施形態の洗濯機１００が備えるような樋を備える必要がない。
【０１０９】
第２実施形態の洗濯機の動作と効果の詳細については、第１実施形態の洗濯機１００と同様である。
【０１１０】
（第３実施形態）
図８は、この発明の第３実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す側断面図である。
【０１１１】
図８に示すように、第３実施形態の洗濯機が第１実施形態の洗濯機と異なる点としては、バランスリング１３０の外周面には複数の弁体１６０が備えられている。第３実施形態の洗濯機１００のその他の構成は、第１実施形態の洗濯機１００と同様である。
【０１１２】
脱水工程において、内槽１２０の回転速度が、１次モード共振が起こると考えられる回転速度よりも高くなると、バランスリング１３０内に保持されている水は、内槽１２０の不釣合い位置と反対側に移動して、流体バランサ装置としての役目を果たす。このようにして、脱水工程初期の過大な不釣合い振動を防止することができる。
【０１１３】
しかしながら、脱水工程の進行に伴って内槽１２０の回転速度がさらに上昇すると、内槽１２０の回転速度は、２次モード共振が起こると考えられる速度に近付く。２次モード共振が起こるような回転速度では、バランスリング１３０内の水は、再び内槽１２０の不釣合い位置と同じ側に移動して、不釣合い振動を増大させてしまう可能性がある。２次モード共振が起こると考えられる回転速度は、回転系の重量や構造により決定されるが、少なくとも１０００ｒｐｍ以上の回転速度であり、１次モード共振が起こると考えられる回転速度の範囲、すなわち、概ね５００ｒｐｍ以下の回転速度と比較すると、十分に高い回転速度である。
【０１１４】
図９は、この発明の第３実施形態として、洗濯機の内槽とバランスリングの側断面の一部を概略的に示す断面図である。
【０１１５】
図９の（Ａ）に示すように、第３実施形態の洗濯機が備えるバランスリング１３０が第１実施形態のバランスリング１３０（図５）と異なる点としては、バランスリング１３０の凹部１３３を形成するバランスリング１３０の壁に、複数の弁体１６０が配置されている。
【０１１６】
図９の（Ｂ）に示すように、第３実施形態の洗濯機１００は、第２実施形態の洗濯機１００の内槽１２０（図７）のように、いわゆる穴無し槽であってもよい。内槽１２０が穴無し槽であっても、弁体１６０は、バランスリング１３０の凹部１３３を形成する壁上に、バランスリング１３０の周方向に複数配置される。
【０１１７】
図１０は、この発明の第３実施形態の洗濯機が備える弁体の側面断面を示す側断面図である。図の右側が内槽の中心方向、図の左側が内槽の外周方向である。図中の二点鎖線の矢印は、水の流れを示す。
【０１１８】
図１０の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、弁体１６０は、バランスリング１３０の内壁面上に設置されているシリンダ１６１と、シリンダ１６１内を移動することが可能であるように配置されているピストン１６２と、ピストン１６２をバランスリング１３０の内部側に付勢するための弾性体としてコイルばね１６３とから構成されている。
【０１１９】
シリンダ１６１は、シリンダ１６１の内部の空間が、バランスリング１３０の壁面に形成されてバランスリング１３０の内面と外面とを結ぶ水保持部排水孔としてバランスリング排水孔１３４と連通されるようにして、バランスリング１３０に配置されている。シリンダ１６１には、穴１６４が形成されている。バランスリング１３０内の水は、シリンダ１６１の穴１６４を通ってシリンダ１６１内に流入し、バランスリング１３０のバランスリング排水孔１３４を通ってバランスリング１３０の外部に流出することができる。ピストン１６２は、円柱状の蓋部１６２ａと円柱状の支持部１６２ｂとを、細い棒体部１６２ｃで連結した亜鈴型に形成されている。蓋部１６２ａと支持部１６２ｂの径は、バランスリング排水孔１３４の径とほぼ同等の大きさであり、棒体部１６２ｃの径は、バランスリング排水孔１３４の径よりも小さい。ピストン１６２は、蓋部１６２ａの一部がシリンダ１６１内に挿入され、蓋部１６２ａの一部がバランスリング１３０の外部に突出するように配置されている。ピストン１６２は、必要に応じてピストンリングを備えてもよい。コイルばね１６３は、一方の端部がピストン１６２の蓋部１６２ａにおいてバランスリング１３０の外部に突出している側の端面に固定され、他方の端部がバランスリング１３０の外面上に固定されている。コイルばね１６３は、ピストン１６２をバランスリング１３０の内部方向に付勢している。
【０１２０】
図１０の（Ａ）に示すように、内槽１２０(図８)が回転していない状態や、内槽１２０の回転数が所定の回転数よりも小さい状態では、ピストン１６２の蓋部１６２ａがバランスリング排水孔１３４を閉塞する。従って、バランスリング１３０内の水は、穴１６４からシリンダ１６１内に流入しても、バランスリング排水孔１３４がピストン１６２によって閉塞されているので、バランスリング１３０の外部に流出することができない。このようにして、バランスリング１３０の内部に水が保持される。
【０１２１】
図１０の（Ｂ）に示すように、内槽１２０（図８）が回転し、内槽１２０の回転数が所定の回転数より大きくなると、コイルばね１６３によってバランスリング１３０の内部方向に付勢されている力よりもピストン１６２に働く遠心力の方が大きくなって、ピストン１６２がシリンダ１６１内をバランスリング１３０の外部方向に移動する。ピストン１６２がシリンダ１６１内を移動して、蓋部１６２ａがバランスリング排水孔１３４を開放し、ピストン１６２の細い棒体部１６２ｃがバランスリング排水孔１３４の内部に位置すると、バランスリング１３０内の水は、シリンダ１６１の穴１６４からシリンダ１６１の内部に流入し、バランスリング排水孔１３４と棒体部１６２ｃとの間の空間を通って、シリンダ１６１内からバランスリング１３０の外部に排出される。
【０１２２】
バランスリング１３０の内部の水がバランスリング排水孔１３４を通って排出されることが可能となる内槽の回転速度は、以下のようにして決定される。
【０１２３】
ピストン１６２の質量をｍｐ、内槽１２０の中心からバランスリング排水孔１３４の外周までの距離をＲ、バランスリング排水孔１３４の外周における内槽１２０の回転の角速度をωとする。また、シリンダ１６１内に一部が挿入されているピストン１６２の蓋部１６２ａのバランスリング１３０内部側の端面から、バランスリング排水孔１３４のバランスリング１３０の外面側の端部までの内槽１２０の静止状態における距離をｄ０とし、内槽１２０の静止状態におけるピストン１６２の蓋部１６２ａのバランスリング１３０内部側の端面の位置と、内槽１２０の回転状態におけるピストン１６２の蓋部１６２ａのバランスリング１３０内部側の端面の位置との距離、すなわち、ピストン１６２の蓋部１６２ａのバランスリング１３０内部側の端面の移動距離をｄ１とする。また、コイルばね１６３のばね定数をｋとする。
【０１２４】
内槽１２０が回転すると、バランスリング１３０の外周上において、ピストン１６２には、内槽１２０の中心から内槽１２０の周に向かう方向に大きさｍｐＲω２の遠心力が働く。このとき、コイルばね１６３に働く力のつりあいの式は、ｍｐＲω２＝ｋｄ１となる。
【０１２５】
ピストン１６２の蓋部１６２ａがバランスリング排水孔１３４を開放するのは、ｄ１がｄ０以上のときである。したがって、内槽１２０の２次モード共振点に相当する回転の角速度をω１とすると、ｍｐＲω１２＝ｋｄ０の関係を満たすようなばね定数ｋを有するコイルばね１６３を用いることによって、内槽１２０の回転速度が２次モード共振点に相当する速度になってバランスリング１３０内の水が不釣合いを増大させるときに、バランスリング１３０内から排水することができる。また、ｍｐＲω１２＝ｋｄ０の関係を満たすばね定数ｋよりも小さいばね定数ｋを有するコイルばね１６３を用いることによって、内槽１２０の回転速度が２次モード共振点に相当する速度になる前に、バランスリング１３０内から排水することができる。
【０１２６】
図１１は、この発明の第３実施形態の洗濯機が備える別の弁体を示す図である。図１１の（Ａ）は、内槽が静止しているときの弁体の状態を示す側断面図、（Ｂ）は、内槽が静止しているときの弁体の正面図、（Ｃ）は、内槽が所定の回転速度以上の速度で回転しているときの弁体の状態を示す側断面図である。図中の二点鎖線の矢印は、水の流れを示す。
【０１２７】
図１１の（Ａ）から（Ｃ）に示すように、第３実施形態の洗濯機が備える別の弁体１６０ｂは、バランスリング１３０に形成されているバランスリング排水孔１３４を覆うように配置されている弾性体として板ばね１６５と、板ばね１６５の下部に取り付けられている錘１６６とから構成されている。板ばね１６５は、板ばね１６５の上部において固定部材１６７によってバランスリング１３０の外壁面上に固定されている。固定部材１６７の位置が板ばね１６５の支点となる。板ばね１６５は、静止時の水漏れを防止するためのパッキンを有してもよい。錘１６６は、板ばね１６５によって、バランスリング１３０と内槽１２０（図８）の中心方向に付勢されている。
【０１２８】
図１１の（Ａ）に示すように、内槽１２０が回転していない状態や、内槽１２０の回転数が所定の回転数よりも小さい状態では、板ばね１６５がバランスリング排水孔１３４を閉塞し、バランスリング１３０内の水はバランスリング１３０内に保持される。
【０１２９】
図１１の（Ｃ）に示すように、内槽１２０の回転数が所定の回転数よりも大きい場合には、錘１６６に働く遠心力が板ばね１６５によってバランスリング１３０の内部方向に付勢されている力よりも大きくなって、錘１６６がバランスリング１３０から離れる方向に力を受ける。錘１６６が固定されている板ばね１６５の下部も、バランスリング１３０から離れる方向に力を受けてバランスリング１３０の外周面から離れ、バランスリング排水孔１３４が開放されて、バランスリング１３０内の水がバランスリング排水孔１３４を通って排出される。
【０１３０】
バランスリング１３０の内部の水がバランスリング排水孔１３４を通って排出されることが可能となる内槽の回転速度は、以下のようにして決定される。
【０１３１】
図１１の（Ａ）から（Ｃ）に示すように、固定部材１６７の中心、すなわち、板ばね１６５の支点から、バランスリング排水孔１３４の下端までの距離をＬ、板ばね１６５の幅をＨ、板ばね１６５の厚さをＤ、質量をｍＬとする。また、バランスリング排水孔１３４の下端において、バランスリング１３０の半径方向における板ばね１６５の変位をｄ２とする。簡単のために、板ばね１６５に働く力は、錘１６６による集中荷重のみであると仮定する。なお、実際には、遠心力による分布荷重も考慮する。
【０１３２】
板ばね１６５の材料の縦弾性係数をＥ、ポアソン比をνとすると、内槽１２０が回転している状態では、板ばね１６５の変位ｄ２は、ｄ２＝４ｍＬＲω２Ｌ３（１−ν２）／（ＥＨＤ３）と表すことができる。質量ｍＬ、バランスリング１３０の中心から外周までの距離Ｒ、縦弾性係数Ｅ、ポアソン比νはあらかじめ定まっており、板ばね１６５がバランスリング排水孔１３４を開放し始める必要がある角速度ωを決定することによって、板ばね１６５の形状として距離Ｌ、幅Ｈ、厚さＤを決定することができる。内槽１２０の２次モード共振点に相当する回転の角速度をω１とすると、ｄ２＝４ｍＬＲω１２Ｌ３（１−ν２）／（ＥＨＤ３）の関係を満たすような距離Ｌ、幅Ｈ、厚さＤを有する板ばね１６５を用いることによって、内槽１２０の回転速度が２次モード共振点に相当する速度になってバランスリング１３０内の水が不釣合いを増大させるときに、バランスリング１３０内から排水することができる。また、ω１よりも小さい角速度ω２についてｄ２＝４ｍＬＲω２２Ｌ３（１−ν２）／（ＥＨＤ３）の関係を満たす距離Ｌ、幅Ｈ、厚さＤを有する板ばね１６５を用いることによって、内槽１２０の回転速度が２次モード共振点に相当する速度になる前に、バランスリング１３０内から排水することができる。
【０１３３】
このように、洗濯機１００においては、バランスリング１３０は、バランスリング１３０の内部と外部とを連通して水をバランスリング１３０から排水するためのバランスリング排水孔１３４と、バランスリング排水孔１３４に配置される弁体１６０または弁体１６０ｂとを有し、弁体１６０または弁体１６０ｂは、内槽１２０の回転速度に応じてバランスリング排水孔１３４を開放または閉塞するように構成されている。
【０１３４】
内槽１２０の回転速度が１次モード共振点に相当する回転速度よりも高くなると、バランスリング１３０内の液体がバランスリング１３０内部において移動して、不釣合いが低減される。しかしながら、内槽１２０の回転速度がさらに上昇し、内槽１２０の２次モード共振点に相当する回転速度に近付くと、バランスリング１３０内の液体は、再び不釣合いを増大させる方向へ移動する。
【０１３５】
実開平１−１３８３８３号公報（特許文献３）と特開２００２−１３６７９２号公報（特許文献４）に記載の洗濯機は、脱水工程において、バランサ装置として使用されている液溜り部や貯水槽から水を排出することが可能な構成を有する。しかしながら、これらの洗濯機においては、脱水工程の終了時に液溜り部の内部の水を自然落下させて排水したり、貯水槽の外周面等に形成された排水孔から脱水工程の進行に伴って遠心力によって徐々に排水させたりするだけで、液溜り部や貯水槽の内部の水によって、一旦、不釣合いが低減された後に再び不釣合いが増大することを防ぐものではない。
【０１３６】
そこで、バランスリング１３０は、バランスリング１３０の内部と外部とを連通して水をバランスリング１３０から排水するためのバランスリング排水孔１３４と、バランスリング排水孔１３４に配置される弁体１６０または弁体１６０ｂとを有し、弁体１６０または弁体１６０ｂは、内槽１２０の回転速度に応じてバランスリング排水孔１３４を開放または閉塞するように構成されていることによって、内槽１２０の回転数が２次モード共振点に相当するほど高い場合に、バランスリング１３０の内部に導かれた水が不釣合いを増大させることを防ぐことができる。
【０１３７】
また、このように、洗濯機１００においては、弁体１６０または弁体１６０ｂは、内槽１２０が所定の速度よりも低い速度で回転している場合にはバランスリング排水孔１３４を閉塞し、かつ、内槽１２０が所定の速度よりも高い速度で回転している場合には、バランスリング排水孔１３４を開放するように構成されている。
【０１３８】
このようにすることにより、脱水工程中に内槽１２０の２次モード共振が起こる回転速度に近付いた時点で弁体１６０または弁体１６０ｂがバランスリング排水孔１３４を開き、バランスリング１３０内の水を排出することによって、２次モード共振が起こる回転速度に近付くに従ってバランスリング１３０内の水が不釣合い振動を増大させる方向へ移動することを防止することが可能となる。
【０１３９】
また、このように、洗濯機１００においては、弁体１６０または弁体１６０ｂは、コイルばね１６３または板ばね１６５によって形成されている。
【０１４０】
このようにすることにより、電磁力等を用いて開閉する弁体を使用する場合と比較して部品点数を減らし、簡便な構造とすることが可能となる。
【０１４１】
（第４実施形態）
図１２は、この発明の第４実施形態の洗濯機が備える、排水孔開閉弁の側断面を示す側断面図である。図の右側が内槽の中心方向、図の左側が内槽の外周方向である。図中の二点鎖線の矢印は、水の流れを示す。
【０１４２】
図１２に示すように、第４実施形態の洗濯機が第１実施形態の洗濯機１００と異なる点としては、内槽１２０（図１）の周壁１２１の外側に配置されている樋１２３の水路排水孔として排水孔１２４を閉塞、開放するために、樋１２３の壁面上に弁体として排水孔開閉弁１７０が配置されている。
【０１４３】
図１２の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、排水孔開閉弁１７０は、第３実施形態の弁体１６０と同様の構成を有する。排水孔開閉弁１７０は、樋１２３の外壁面上に設置されているシリンダ１７１と、シリンダ１７１内を移動することが可能であるように配置されているピストン１７２と、ピストン１７２を内槽１２０の内部側に付勢するための弾性体としてコイルばね１７３とから構成されている。
【０１４４】
シリンダ１７１は、シリンダ１７１の内部の空間が排水孔１２４と連通するようにして、樋１２３に配置されている。シリンダ１７１には、下部に穴１７４が形成されている。樋１２３内の水は、排水孔１２４を通ってシリンダ１７１内に流入し、シリンダ１７１の穴１７４を通って樋１２３の外部に流出することができる。ピストン１７２は、円柱状の蓋部１７２ａと円柱状の支持部１７２ｂとを、細い棒体部１７２ｃで連結した亜鈴型に形成されている。蓋部１７２ａと支持部１７２ｂの径は、排水孔１２４の径とほぼ同等の大きさであり、棒体部１７２ｃの径は、排水孔１２４の径よりも小さい。ピストン１７２は、内槽１２０（図１）の静止時には、図１２の（Ｂ）に示すように、蓋部１７２ａの一部がシリンダ１７１内に挿入され、蓋部１７２ａの一部が樋１２３の内部に突出するように配置されている。ピストン１７２は、必要に応じてピストンリングを備えてもよい。コイルばね１７３は、一方の端部がピストン１７２の蓋部１７２ａにおいて樋１２３の内部に突出している側の端面に固定され、他方の端部が樋１２３の内面上に固定されている。コイルばね１７３は、ピストン１７２を樋１２３の内部方向に付勢している。
【０１４５】
図１２の（Ａ）に示すように、内槽１２０（図１）が回転し、内槽１２０の回転数が所定の回転数より大きい場合には、ピストン１７２に働く遠心力がコイルばね１７３によってバランスリング１３０の内部方向に付勢されている力よりも大きくなって、ピストン１７２がシリンダ１７１内を樋１２３の外部方向に移動する。ピストン１７２がシリンダ１７１内を移動して、蓋部１７２ａが排水孔１２４を閉塞する。従って、樋１２３内の水は、排水孔１２４がピストン１７２によって閉塞されているので、排水孔１２４からシリンダ１７１の内部に流入することができない。このようにして、樋１２３の内部に水が保持される。
【０１４６】
図１２の（Ｂ）に示すように、内槽１２０(図１)が回転していない状態や、内槽１２０の回転数が所定の回転数よりも小さい状態では、ピストン１７２に樋１２３の外向きに働く遠心力が小さいので、ピストン１７２はコイルばね１７３の付勢によって、樋１２３の内部方向に移動する。ピストン１７２が樋１２３の内部方向にある程度移動すると、ピストン１７２の蓋部１７２ａが排水孔１２４を開放する。ピストン１７２の棒体部１７２ｃが排水孔１２４に位置すると、樋１２３内の水は、排水孔１２３からシリンダ１７１の内部に流入し、シリンダ１７１の穴１７４を通って樋１２３の外部に排出される。このようにして、樋１２３の内部の水が排出される。
【０１４７】
このように、洗濯機１００においては、樋１２３は、樋１２３の内部と外部とを連通して水を樋１２３から排水するための排水孔１２４と、排水孔１２４に配置される排水孔開閉弁１７０とを有し、排水孔開閉弁１７０は、内槽１２０の回転速度に応じて排水孔１２４を開放または閉塞するように構成されている。
【０１４８】
このようにすることにより、脱水工程の初期においては、排水孔１２４を閉塞することによって、内槽１２０から遠心分離されて樋１２３内に流入した水がバランスリング１３０に導かれる前に樋１２３から排出されないように樋１２３内に保持するとともに、脱水工程の終了時においては、排水孔１２４を開放することによって、バランスリング１３０に到達しなかった水が、樋１２３を逆流して内槽１２０内に再び戻ってしまうことを防止することができる。
【０１４９】
第４実施形態の洗濯機のその他の構成と効果は、第１実施形態の洗濯機と同様である。
【０１５０】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】この発明の第１実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す側断面図である。
【図２】内槽の全体を概略的に示す斜視図である。
【図３】バランスリングと樋と内槽の断面の一部を概略的に示す断面図である。
【図４】樋の全体を概略的に示す斜視図である。
【図５】内槽とバランスリングの断面の一部を概略的に示す断面図である。
【図６】内槽と、別の形状のバランスリングの断面の一部を概略的に示す断面図である。
【図７】この発明の第２実施形態として、洗濯機の内槽とバランスリングの側断面の一部を概略的に示す断面図である。
【図８】この発明の第３実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す側断面図である。
【図９】この発明の第３実施形態として、洗濯機の内槽とバランスリングの側断面の一部を概略的に示す断面図である。
【図１０】この発明の第３実施形態の洗濯機が備える弁体の側面断面を示す側断面図である。
【図１１】この発明の第３実施形態の洗濯機が備える別の弁体を示す図である。
【図１２】この発明の第４実施形態の洗濯機が備える、排水孔開閉弁の側断面を示す側断面図である。
【図１３】従来のバランスリングを備える洗濯機の回転槽の側面断面を概略的に示す図である。
【図１４】従来のバランスリングを備える回転槽が不釣合い（アンバランス）を有する状態で、洗濯機の１次モード共振点に相当する回転速度以下で回転運動しているときの回転槽の側断面を概略的に示す図である。
【図１５】図１４に示す回転槽をＸＶ−ＸＶ線の方向から見たときの回転槽の断面を概略的に示す断面図である。
【図１６】従来のバランスリングを備える回転槽がアンバランスを有する状態で、洗濯機の１次モード共振点に相当する回転速度よりも大きい回転速度で回転運動しているときの回転槽の側断面を概略的に示す図である。
【図１７】図１６に示す回転槽をＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線の方向から見たときの回転槽の断面を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１００：洗濯機、１１０：給水装置、１２０：内槽、１２１：周壁、１２３：樋、１３０：バランスリング、１３４：バランスリング排水孔、１６０，１６０ｂ：弁体、１６３：コイルばね、１６５：板ばね、１７０：排水孔開閉弁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には脱水装置とそれを備える洗濯機に関し、特定的には、遠心力を用いて脱水を行なう脱水装置とそれを備える洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転の遠心力を利用した脱水装置や脱水を行なうことが可能な洗濯機は、回転機の不釣合い振動を低減させるために流体バランサ装置を備えている。不釣合い振動は、脱水するために脱水槽や洗濯槽などの回転槽に収容した洗濯物が回転槽の内部で偏り、回転槽がいわゆる不釣合い質量をもって回転することによって生じる。流体バランサ装置は、所定量の水あるいは塩水のような水溶液が注入されて密閉されたバランスリングなどによって構成される。このような流体バランサ装置は、脱水槽や洗濯槽などの回転体の回転速度が所定の範囲にあるとき、流体バランサ内に封入されている液体が回転体の不釣合い位置と反対側に移動することによって、回転体の過大な不釣合い振動を防止することができる。
【０００３】
図１３は、従来のバランスリングを備える洗濯機の回転槽の側面断面を概略的に示す図である。
【０００４】
図１３に示すように、円筒状の回転槽９２０は、回転槽９２０の上部において、回転槽９２０の周壁９２１上に、回転槽９２０と一体に形成されているバランスリング９３０を備える。バランスリング９３０は中空の環状であり、内部に液体収容空間９３１が形成されている。液体収容空間９３１内には水や塩水などの液体が収容されて密閉されている。
【０００５】
回転槽９２０は、図１３に一点鎖線で示す、回転槽９２０の底面の中心を通ってほぼ鉛直方向に延びる軸を回転軸９０１として回転するように、回転槽９２０の下方に配置されるモータ等によって駆動される。バランスリング９３０の高さ方向の中心を通る、図１３に破線で示すバランスリング平面９０２と、回転槽９２０の底面の中心を通って鉛直方向に延びる軸との交点を、回転槽９２０のバランスリング平面９０２の中心Ｏ０とする。回転槽９２０の内部に洗濯物が偏ることなく均一に収容されている場合には、回転槽９２０の回転軸９０１は、回転槽９２０の回転時にも回転槽９２０の中心Ｏ０から大きくずれることなく回転する。
【０００６】
図１４は、従来のバランスリングを備える回転槽が不釣合い（アンバランス）を有する状態で、洗濯機の１次モード共振点に相当する回転速度以下で回転運動しているときの回転槽の側断面を概略的に示す図である。図中の二点鎖線で示す回転槽９２０は、アンバランスＵが発生していない状態で回転する回転槽９２０を示す。
【０００７】
図１４に示すように、回転槽９２０の内部に収容される洗濯物が偏ってアンバランスＵが発生している場合にも、回転槽９２０は、回転槽９２０の下方に設けられているモータ等によって、静止時の回転槽９２０の回転軸９０１と同じ回転軸９０１を中心として回転させられる。しかしながら、アンバランスＵを有することによって回転槽９２０が傾いているので、回転軸９０１は回転槽９２０のバランスリング平面９０２の中心Ｏを通らず、回転槽９２０の中心Ｏの位置が、アンバランスＵが無い状態で回転する時の回転槽９２０の中心Ｏ０からずれた状態で回転槽９２０が回転する。
【０００８】
図１５は、図１４に示す回転槽をＸＶ−ＸＶ線の方向から見たときの回転槽の断面を概略的に示す断面図である。図中の二点鎖線で示す回転槽９２０は、アンバランスＵが発生していない状態で回転する回転槽９２０を示す。
【０００９】
図１５に示すように、アンバランスＵを有する状態で回転する回転槽９２０のバランスリング９３０内の任意の位置Ｗにおいては、バランスリング９３０内の液体には、回転槽９２０が回転軸９０１（図１４）を中心に回転することによって生じる遠心力Ｆが作用する。バランスリング９３０内の液体に働く重力や摩擦力等のその他の力は図示を省略している。位置Ｗにあるバランスリング９３０内の液体は、位置Ｗにおける回転槽９２０の周の接線方向の遠心力Ｆの分力Ｔによって、回転槽９２０の回転時には位置Ｗから分力Ｔの向きに移動する。そのため、バランスリング９３０内の液体の重心ＷＧは、バランスリング平面９０２（図１４）の面内において、回転軸９０１（図１４）が通る中心Ｏ０と、中心Ｏとを結ぶ直線上に、中心Ｏ０、中心Ｏ、アンバランスＵ、重心ＷＧの順に並ぶように位置する。その結果、バランスリング９３０とバランスリング９３０内の液体と洗濯物を含めた回転槽９２０全体の重心Ｇは、バランスリング平面９０２上に投影されると、中心Ｏ０と中心Ｏを結ぶ線上において、中心Ｏ０、中心Ｏ、重心Ｇの順に並ぶように位置する。このように、脱水時の回転運動が開始されてから、洗濯機の１次モード共振点に相当する回転速度（概ね３００ｒｐｍ以下）に達するまでの間は、アンバランスＵを有した状態で回転する回転槽９２０の重心Ｇは、アンバランスＵによる不釣合い振動を増大させる位置になる。
【００１０】
回転槽９２０の回転速度が１次モード共振点に相当する回転速度を超えると、バランスリング９３０に封入された液体は回転槽９２０内のアンバランスＵと反対の方向に移動する。
【００１１】
図１６は、従来のバランスリングを備える回転槽がアンバランスを有する状態で、洗濯機の１次モード共振点に相当する回転速度よりも大きい回転速度で回転運動しているときの回転槽の側断面を概略的に示す図である。図中の二点鎖線で示す回転槽９２０は、アンバランスＵが発生していない状態で回転する回転槽９２０を示す。
【００１２】
図１６に示すように、回転槽９２０の回転速度が１次モード共振点に相当する回転速度を超えると、バランスリング９３０内の液体が、図１４に示す位置から、中心Ｏに対してアンバランスＵと反対側に移動し、液体の重心ＷＧの位置が中心Ｏに対してアンバランスＵと反対側になる。回転槽９２０の回転速度が１次モード共振点に相当する回転速度を超えている場合にも、回転槽９２０は、回転槽９２０の下方に設けられているモータ等によって、アンバランスＵが無い状態で回転する時の回転槽９２０の回転軸９０１と同じ回転軸９０１を中心として回転させられる。
【００１３】
図１７は、図１６に示す回転槽をＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線の方向から見たときの回転槽の断面を概略的に示す断面図である。図中の二点鎖線で示す回転槽９２０は、アンバランスＵが発生していない状態で回転する回転槽９２０を示す。
【００１４】
図１７に示すように、回転槽９２０の回転時には、上述したように、位置Ｗにあるバランスリング９３０内の液体は、位置Ｗにおける回転槽９２０の周の接線方向の遠心力Ｆの分力Ｔによって、位置Ｗから分力Ｔの方向に移動する。そのため、バランスリング９３０内の液体の重心ＷＧは、バランスリング平面９０２（図１６）の面内において、回転軸９０１（図１６）が通る中心Ｏ０と、中心Ｏとを結ぶ直線上に、アンバランスＵ、中心Ｏ０、中心Ｏ、重心ＷＧの順に並ぶように位置する。その結果、バランスリング９３０とバランスリング９３０内の液体と洗濯物を含めた回転槽９２０全体の重心Ｇは、バランスリング平面９０２上に投影されると、中心Ｏ０と中心Ｏを結ぶ線上において、中心Ｏ０、重心Ｇ、中心Ｏの順に並ぶように位置する。このように、回転速度が洗濯機の１次モード共振に相当する回転速度を超えた場合には、アンバランスＵを有した状態で回転する回転槽９２０の重心Ｇは、アンバランスＵによる不釣合い振動を減少させる位置になる。このようにして、バランスリング９３０に封入された液体は回転槽９２０内の不釣合いを解消し、回転槽９２０の回転振動を低減する。
【００１５】
従来のバランスリングなどの流体バランサ装置を備える脱水機や洗濯機は、このようにして、脱水槽や洗濯槽の回転時の不釣合い振動を防いでいる。
【００１６】
例えば、特開昭６３−１５８３３６号公報（特許文献１）に記載のバランサは、中空の環状に形成され、内部に水が封入されて密閉されている。バランサは、脱水槽の上端周辺に沿って設けられている。バランサの内部には遮蔽板が並べて配置されて、回転時のバランサ内の水の移動を制限することによって自励振動の発生を防いでいる。
【００１７】
また、特開昭６０−１５６４９５号公報（特許文献２）に記載の脱水兼用洗濯機は、環状のバランスリングを回転槽の上部に備えるが、バランスリングの内部には水が封入されておらず、密閉されていない。この脱水兼用洗濯機は、洗濯に用いた回転槽の内部の水を、脱水運転毎にポンプで揚水してバランスリング内に一定量供給することによって、脱水運転時の回転槽の回転による不釣合い振動を防ぐ。このようにすることにより、予め洗濯機の製造時にバランスリング内に水を封入して密閉する必要がない。
【００１８】
一方、実開平１−１３８３８３号公報（特許文献３）に記載のドラム式洗濯機においては、ドラムは、水を満たした水槽内で水平軸を中心にして回転されて、ドラム内に収容されている洗濯物が遠心脱水される。ドラムの外周面には、ドラムの回転軸となる水平軸芯と同軸に略円環状の液溜り部が設けられており、水槽内の水が液溜り部の流入部から液溜り部の内部に流入して、脱水運転時のドラムの回転による不釣合い振動を防ぐ。また、遠心脱水終了後には、ドラムの回転速度が低下するに従って、液溜り部の内部の水は、流入部から重力によって自然落下する。
【００１９】
また、特開２００２−１３６７９２号公報（特許文献４）に記載のドラム式洗濯機においては、水を満たした外槽内でドラムが水平軸または傾斜軸を中心にして回転されて、ドラム内に収容されている洗濯物が遠心脱水される。ドラムの外面には、複数の貯水槽が設けられており、貯水槽には注水手段によって水が供給されて、脱水運転時のドラムの回転による不釣合い振動を防ぐ。また、貯水槽内部の水は、遠心脱水の進行に伴って、遠心力によって貯水槽の外周面の排水孔から外槽内に流出させられる。このようにして、洗濯物から水分が抜けてドラム内の洗濯物の重量が減少するとともに貯水量を減少させることによって、ドラム全体の偏心荷重の変動に対応させている。
【特許文献１】特開昭６３−１５８３３６号公報
【特許文献２】特開昭６０−１５６４９５号公報
【特許文献３】実開平１−１３８３８３号公報
【特許文献４】特開２００２−１３６７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、従来の流体バランサ装置は、洗濯機の脱水行程において、特に脱水起動時から、回転体の１次モード共振点に相当する回転速度に達するまでの間には、上述したように、回転軸に対して、回転体のアンバランスが位置する方向と流体バランサ装置中の水が移動する方向が一致し、不釣合い振動を増大させてしまうという問題がある。
【００２１】
また、特開昭６３−１５８３３６号公報（特許文献１）に記載のバランサのように、水、あるいは、食塩などの水溶液を密封した構成では、製造時に封入した液体をそのまま長期にわたって使用するものであるため、密閉構造を確実なものにする必要があり、コスト高となるという問題がある。さらに、製造当初には確実な密閉構造を達成しても、長期間にわたって使用する場合には、シールの劣化等により水漏れを生じることがある。水漏れが生じると、バランサ内に封入された水量が減少して、バランス作用を損なうという問題がある。
【００２２】
特開昭６０−１５６４９５号公報（特許文献２）に記載の脱水兼用洗濯機は、確実な密閉構造を必要としないが、脱水運転毎にバランスリング内に一定量の水を供給するためにポンプを用いるので、部品点数の増加や脱水兼用洗濯機全体の重量の増加という問題がある。
【００２３】
そこで、この発明の目的は、簡単な構造で、回転時の不釣合い振動の増大を抑えることが可能な脱水装置とそれを備える洗濯機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この発明に従った脱水装置は、ほぼ鉛直方向に延びる軸を回転軸として回転することが可能であって、水を含む繊維構造体を収容するための容器と、容器の上方において容器の周壁に配置されて、水を保持するための水保持部と、容器の回転により生じる遠心力によって容器内の水を水保持部に誘導するための水路とを備える。
【００２５】
このようにすることにより、脱水中に容器の回転により繊維構造体から遠心分離された水を水保持部に導き、流体バランサとして作用させることができる。
【００２６】
脱水装置で脱水するために容器内に収容されている繊維構造体に含まれる水を流体バランサに利用するため、従来のバランスリング等のように、予め水を封入して密閉する必要がない。そのため、製品の重量を必要以上に大きくしなくてもよいし、当初密閉したバランスリングを長期間使用することによってバランスリングの水漏れが生じて流体バランサの作用が損なわれることもない。
【００２７】
また、遠心力を利用して、繊維構造体に含まれる水を容器内から水保持部に誘導するため、従来のように揚水のための給水ポンプなどを必要とすることなく、脱水運転時の不釣合い振動を低減させることが可能となる。
【００２８】
さらに、容器の回転数が小さい場合には、容器内の水に働く遠心力が小さく、水保持部には水が誘導されないことから、回転初期に不釣合い振動を増大するような状況に陥ることなしに、脱水運転時の不釣合い振動を低減させることが可能となる。
【００２９】
このようにすることにより、簡単な構造で、回転時の不釣合い振動の増大を抑えることが可能な脱水装置を提供することができる。
【００３０】
この発明に従った脱水装置においては、水路は容器の周壁に配置され、回転軸と水路との距離は、容器の下部から上部に向かって次第に大きくなるように構成されていることが好ましい。
【００３１】
このようにすることにより、容器内の繊維構造体から遠心分離された水を遠心力によって水保持部に誘導することが容易になる。
【００３２】
この発明に従った脱水装置においては、容器の回転速度が所定の回転速度よりも大きい場合に、容器の回転により生じる遠心力によって水保持部の内部に流入した水が水保持部の内部に保持され、かつ、水保持部の回転速度が所定の回転速度よりも小さい場合に、容器の回転により生じる遠心力によって水保持部の内部に流入した水が水保持部の内部に保持されないように水保持部は構成されていることが好ましい。
【００３３】
このようにすることにより、回転速度の低い脱水工程初期には、容器内の水に働く遠心力が小さく、容器内の水は水路を通って水保持部に流入しないので、水保持部の内部において水が回転することによる自励振動やアンバランスの増大を防ぐことができる。また、脱水工程初期および脱水工程終了時には水保持部に水が保持されないので重量を減少させることができ、回転開始時、あるいは、制動時に、容器を回転させるための駆動モータ等への負担を減少させることが可能となる。
【００３４】
この発明に従った脱水装置においては、水路に流入した水を容器の内部に逆流させないようにして水路の外部に排出することが可能であるように水路は構成されていることが好ましい。
【００３５】
このようにすることにより、回転速度の低い脱水工程初期においては、容器から水路に遠心分離された水が、水保持部に誘導される前に水路から排出されてしまわないように水路内に保持することができるとともに、脱水工程終了時においては、水保持部まで到達しなかった水が再び容器に戻って脱水した繊維構造体を濡らしてしまうことを防止することができる。
【００３６】
この発明に従った脱水装置においては、水路は、多孔質状に形成されている水保持部材を有することが好ましい。
【００３７】
このようにすることにより、多孔質状に形成されている水保持部材の毛管現象を利用して水を回転方向に幅広く分散させて保持することができるので、回転時に水路内の水が偏ってアンバランスの原因となることを防止することが可能となる。
【００３８】
この発明に従った脱水装置は、容器内に殺菌効果を有する物質を供給するための供給手段を備え、供給手段は、容器の内部に殺菌効果を有する物質を供給するように構成されていることが好ましい。
【００３９】
このようにすることにより、長期間に渡って脱水運転を繰り返しても、水路や水保持部の内部の汚れや、それに伴うカビの発生を抑えることが可能となる。
【００４０】
この発明に従った脱水装置においては、殺菌効果を有する物質は、銀イオンを含む水であることが好ましい。
【００４１】
このようにすることにより、長期間に渡って脱水運転を繰り返しても、銀の抗菌作用をもって、水路や水保持部の内部の汚れやそれに伴うカビの発生を抑えることが可能となる。
【００４２】
この発明に従った脱水装置においては、水保持部は、水保持部の内部と外部とを連通して水を水保持部から排水するための水保持部排水孔と、水保持部排水孔に配置される弁体とを有し、弁体は、容器の回転速度に応じて水保持部排水孔を開放または閉塞するように構成されていることが好ましい。
【００４３】
容器の回転速度が１次モード共振点に相当する回転速度よりも高くなると、水保持部内の液体が水保持部内部において移動して、不釣合いが低減される。しかしながら、容器の回転速度がさらに上昇し、容器の２次モード共振点に相当する回転速度に近付くと、水保持部内の液体は、再び不釣合いを増大させる方向へ移動する。
【００４４】
実開平１−１３８３８３号公報（特許文献３）と特開２００２−１３６７９２号公報（特許文献４）に記載の洗濯機は、脱水工程において、バランサ装置として使用されている液溜り部や貯水槽から水を排出することが可能な構成を有する。しかしながら、これらの洗濯機においては、脱水工程の終了時に液溜り部の内部の水を自然落下させて排水したり、貯水槽の外周面等に形成された排水孔から脱水工程の進行に伴って遠心力によって徐々に排水させたりするだけで、液溜り部や貯水槽の内部の水によって、一旦、不釣合いが低減された後に再び不釣合いが増大することを防ぐものではない。
【００４５】
そこで、水保持部は、水保持部の内部と外部とを連通して水を水保持部から排水するための水保持部排水孔と、水保持部排水孔に配置される弁体とを有し、弁体は、容器の回転速度に応じて水保持部排水孔を開放または閉塞するように構成されていることによって、容器の回転数が２次モード共振点に相当するほど高い場合に、水保持部の内部に導かれた水が不釣合いを増大させることを防ぐことができる。
【００４６】
この発明に従った脱水装置においては、弁体は、容器が所定の速度よりも低い速度で回転している場合には水保持部排水孔を閉塞し、かつ、容器が所定の速度よりも高い速度で回転している場合には、水保持部排水孔を開放するように構成されていることが好ましい。
【００４７】
このようにすることにより、脱水工程中に容器の２次モード共振が起こる回転速度に近付いた時点で弁体が水保持部排水孔を開き、水保持部内の水を排出することによって、２次モード共振が起こる回転速度に近付くに従って水保持部内の水が不釣合い振動を増大させる方向へ移動することを防止することが可能となる。
【００４８】
この発明に従った脱水装置においては、弁体は、弾性体によって形成されていることが好ましい。
【００４９】
このようにすることにより、電磁力等を用いて開閉する弁体を使用する場合と比較して部品点数を減らし、簡便な構造とすることが可能となる。
【００５０】
この発明に従った脱水装置においては、水路は、水路の内部と外部とを連通して水を水路から排水するための水路排水孔と、水路排水孔に配置される弁体とを有し、弁体は、容器の回転速度に応じて水路排水孔を開放または閉塞するように構成されていることが好ましい。
【００５１】
このようにすることにより、脱水工程の初期においては、水路排水孔を閉塞することによって、容器から遠心分離されて水路内に流入した水が水保持部に導かれる前に水路から排出されないように水路内に保持するとともに、脱水工程の終了時においては、水路排水孔を開放することによって、水保持部に到達しなかった水が、水路を逆流して容器内に再び戻ってしまうことを防止することができる。
【００５２】
この発明に従った洗濯機は、上記のいずれかの脱水装置を備えることが好ましい。
【００５３】
このようにすることにより、繊維構造体の洗濯終了後に速やかに脱水を行なうことができる。
【発明の効果】
【００５４】
以上のように、この発明によれば、簡単な構造で、回転時の不釣合い振動の増大を抑えることが可能な脱水装置とそれを備える洗濯機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５６】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す側断面図である。
【００５７】
図１に示すように、脱水装置を備える洗濯機１００は、筐体１０１の内部に、防振系１０２によって筐体１０１に支持されている外槽１４０と、外槽１４０の内側に配置されている容器として内槽１２０と、外槽１４０と内槽１２０の上方に配置される供給手段として給水装置１１０と、内槽１２０の上方において内槽１２０の周壁に配置される水保持部としてバランスリング１３０と、内槽１２０の下方に配置されるモータ１０４と動力伝達機構１０３と、排水経路１４１と、排水弁１４２と、制御部１０５とを備える。内槽１２０とバランスリング１３０は一体に形成されている。
【００５８】
内槽１２０の底面内部には、内槽１２０内の水を撹拌するためのパルセータ（図示せず）が配置されている。パルセータの軸は内槽１２０の底面から内槽１２０の外側へ突き出ており、動力伝達機構１０３を通してパルセータを駆動するためのモータ１０４に接続されている。内槽１２０は、動力伝達機構１０３を通してモータ１０４によって、内槽１２０の底面の中心を通ってほぼ鉛直方向に延びる軸を中心に回転させられる。
【００５９】
給水装置１１０は、銀イオン溶出装置１１１と、内槽１２０内に給水するための給水弁１１２と、補助給水弁１１３とを含む。
【００６０】
図２は、内槽の全体を概略的に示す斜視図である。図３は、バランスリングと樋と内槽の断面の一部を概略的に示す断面図である。図中の二点鎖線の矢印は、水が移動する方向を示す。
【００６１】
図１から図３に示すように、内槽１２０は、ほぼ円筒状に形成され、周壁１２１の全体に多数の孔１２２が形成されている。内槽１２０の周壁１２１の上には、内槽１２０の下部から上部までのほぼ全体にわたって延びる水路として複数の樋１２３が配置されている。複数の樋１２３は内槽１２０の周方向に間隔をあけて配置されている。樋１２３は、内槽１２０の周壁１２１に形成されている孔１２２を内槽１２０の外側から覆うように内槽１２０と一体化するように形成されている。樋１２３の上端は、内槽１２０の上方に配置されているバランスリング１３０の内部に入りこむように配置されている。内槽１２０の周壁１２１の外周面と樋１２３の内壁面１２３ｄとの距離は、内槽１２０の下部では小さく、内槽１２０の上部では大きくなるように形成されている。したがって、内槽１２０の回転軸と樋１２３との距離は、内槽１２０の下部から上部に向かって次第に大きくなる。樋１２３の下部には、排水孔１２４が形成されている。
【００６２】
図４は、樋の全体を概略的に示す斜視図である。
【００６３】
図４に示すように、樋１２３は、上方から見た断面がＵの字状に形成されている。樋１２３は、弧１２３ｃの両端に２枚の側壁１２３ａと側壁１２３ｂが配置されて構成されている。弧１２３ｃは、内槽１２０の周壁１２１に沿った形状を有し、第１実施形態においては、樋１２３は、弧１２３ｃの中心角、すなわち、弧１２３ｃの両端の側壁１２３ａと側壁１２３ｂのなす角度αがπ／６であるように形成されており、内槽１２０の外周には６つの樋１２３が、π／６ずつ互いに間隔を開けて配置されている。
【００６４】
図１から図４を参照して、洗濯機１００の洗濯工程とすすぎ工程と、脱水工程を説明する。
【００６５】
内槽１２０の内部には、繊維構造体として洗濯物が収容される。洗濯工程とすすぎ工程においては、外槽１４０の下部の排水弁１４２が閉じられ、給水装置１１０の給水弁１１２が開かれて、内槽１２０の内部に上方から所定量の水が供給される。内槽１２０内に供給された水は、内槽１２０の周壁１２１の孔１２２を通って、内槽１２０の外面と外槽１４０の内面との間の空間に流入し、内槽１２０を含む外槽１４０の内部が水で満たされる。モータ１０４が駆動されると、動力伝達機構１０３を通してパルセータが回転させられて内槽１２０内の水と水中の洗濯物が撹拌される。洗濯工程とすすぎ工程の排水時には、排水弁１４２が開かれて、外槽１４０の内部に貯められている水が排水経路１４１を通って排水口１４３から排水される。樋１２３の内部の水は、排水孔１２４を通って樋１２３の外部、すなわち、内槽１２０と外槽１４０との間の空間に排出され、排水経路１４１を通って排水口１４３から排水される。排水弁１４２を所定の時間、開くことによって内槽１２０と外槽１４０の内部からの排水が終了しても、洗濯物は水を含んだ状態で内槽１２０内に収容されている。内槽１２０中の水位が規定の値より低下したことを制御部１０５が確認すると、モータ１０４は脱水回転運動を開始する。
【００６６】
脱水工程においては、洗濯工程またはすすぎ工程において内槽１２０と外槽１４０の内部に貯められた水を排水した後、排水弁１４２を開けたままで、モータ１０４が駆動され、動力伝達機構１０３を通して内槽１２０が回転させられる。内槽１２０が回転すると、内槽１２０内に収容されている洗濯物に含まれる水に遠心力が働き、遠心力を受けた水は、孔１２２を通って内槽１２０の外部に流出し、回転していない外槽１４０の内壁面に衝突して、外槽１４０の内壁面を伝って下方へ流れ落ちる。水は、排水経路１４１から排水口１４３を通って洗濯機１００の外部に排出される。
【００６７】
一方、内槽１２０の孔１２２は、内槽１２０の周壁１２１の周方向にπ／６の角度ずつ間隔を開けて、π／６の角度にわたって樋１２３によって内槽１２０の外側から覆われている。そのため、内槽１２０が回転することによって遠心力を受けて孔１２２の外部に流出した水の一部は、内槽１２０と外槽１４０との間の空間に流出せずに、樋１２３の内部に保持される。
【００６８】
樋１２３は、内槽１２０の回転軸からの距離が下部で小さく、上部で大きいテーパ形状に形成されている。内槽１２０の内部から孔１２２を通って内槽１２０の周壁１２１と樋１２３との間に流出した水は、内槽１２０の回転による遠心力を受けて、樋１２３の内壁面１２３ｄに沿って内槽１２０の回転軸から離れる方向に移動するため、樋１２３の内壁面１２３ｄに沿って樋１２３の内部を上昇するように移動し、内槽１２０の上方に配置されているバランスリング１３０の内部に流入する。樋１２３の弧１２３ｃの中心角αの大きさと、内槽１２０の外部に配置する樋１２３の数を変更することによって、バランスリング１３０に誘導する水の量を変更することができる。樋１２３の大きさと数は、洗濯機１００の大きさ等より規定する。例えば、α＝２πとした場合、内槽１２０の外周を全周に亘って覆う樋１２３を備える洗濯機１００や、α＝π／６とした場合、樋１２３を６個備える洗濯機１００が考えられる。
【００６９】
樋１２３は、内部に多孔質状に形成されている水保持部材(図示せず)を備えてもよい。樋１２３の弧１２３ｃの中心角が大きい場合には、多孔質部材のような吸水性の高い水保持部材を樋１２３の内部に備えることによって、バランスリング１３０に到達せずに樋１２３内に保持された水がアンバランスを増長する原因とならないように、樋１２３の内部の水を周方向に分散して保持することができる。
【００７０】
遠心力によって内槽１２０から樋１２３を通ってバランスリング１３０内に誘導された水は、内槽１２０に収容されている洗濯物が偏って内槽１２０にアンバランスがある状態で回転しているとき、バランスリング１３０内においてアンバランスを解消する方向に移動して、流体バランサとして働く。
【００７１】
このように、洗濯機１００は、ほぼ鉛直方向に延びる軸を回転軸として回転することが可能であって、水を含む洗濯物を収容するための内槽１２０と、内槽１２０の上方において内槽１２０の周壁に配置されて、水を保持するためのバランスリング１３０と、内槽１２０の回転により生じる遠心力によって内槽１２０内の水をバランスリング１３０に誘導するための樋１２３とを備える。
【００７２】
このようにすることにより、脱水中に内槽１２０の回転により洗濯物から遠心分離された水をバランスリング１３０に導き、流体バランサとして作用させることができる。
【００７３】
洗濯機１００で脱水するために内槽１２０内に収容されている洗濯物に含まれる水を流体バランサに利用するため、従来のバランスリング等のように、予め水を封入して密閉する必要がない。そのため、洗濯機１００の重量を必要以上に大きくしなくてもよいし、当初密閉したバランスリングを長期間使用することによってバランスリングの水漏れが生じて流体バランサの作用が損なわれることもない。
【００７４】
また、遠心力を利用して、洗濯物に含まれる水を内槽１２０内からバランスリング１３０に誘導するため、従来のように揚水のための給水ポンプなどを必要とすることなく、脱水運転時の不釣合い振動を低減させることが可能となる。
【００７５】
さらに、内槽１２０の回転数が小さい場合には、内槽１２０内の水に働く遠心力が小さく、バランスリング１３０には水が誘導されないことから、回転初期に不釣合い振動を増大するような状況に陥ることなしに、脱水運転時の不釣合い振動を低減させることが可能となる。
【００７６】
このようにすることにより、簡単な構造で、回転時の不釣合い振動の増大を抑えることが可能な洗濯機１００を提供することができる。
【００７７】
また、洗濯機１００においては、樋１２３は内槽１２０の周壁１２１の外側に配置され、内槽１２０の回転軸と樋１２３との距離は、内槽１２０の下部から上部に向かって次第に大きくなるように構成されている。
【００７８】
このようにすることにより、内槽１２０内の繊維構造体から遠心分離された水を遠心力によってバランスリング１３０に誘導することが容易になる。
【００７９】
また、洗濯機１００においては、樋１２３は、多孔質状に形成されている水保持部材を有してもよい。
【００８０】
このようにすることにより、多孔質状に形成されている水保持部材の毛管現象を利用して水を回転方向に幅広く分散させて保持することができるので、回転時に樋１２３内の水が偏ってアンバランスの原因となることを防止することが可能となる。
【００８１】
図５は、内槽とバランスリングの断面の一部を概略的に示す断面図である。図中の二点鎖線の矢印は、水が移動する方向を示す。
【００８２】
図５に示すように、バランスリング１３０は、内槽１２０の上方において内槽１２０の周壁１２１の外側に、内槽１２０と一体に形成されている。バランスリング１３０は、側断面がＣの字状となるような形状を有する。バランスリング１３０は、上端１３２において内槽１２０の周壁１２１の上端と接続されており、上端１３２から下端１３１までの間には、内槽１２０の回転軸側に凹面、回転軸の反対側に凸面が形成されるように、凹部１３３が形成されている。バランスリング１３０の上端１３２は内槽１２０と接続されているが、バランスリング１３０の下端１３１と、内槽１２０の外側に配置されている樋１２３との間には空間が形成されている。バランスリング１３０の下端１３１と、内槽１２０の回転軸との距離をｒとする。第１実施形態においては、ｒ＝０．２５ｍとする。バランスリング１３０の下端１３１の傾きは、バランスリング１３０の下端１３１における凹部１３３の接線に垂直な直線と水平線とのなす角θで表す。
【００８３】
脱水工程において内槽１２０が回転すると、内槽１２０内に収容されている洗濯物が含む水に遠心力が働き、内槽１２０内の水は、図中の二点鎖線の矢印で示すように、内槽１２０の周壁１２１に沿って上昇して孔１２２から樋１２３の内部に流出し、樋１２３の内壁面１２３ｄに衝突し、樋１２３の内壁面１２３ｄを伝うように上昇して、バランスリング１３０の凹部１３３に流入し、凹部１３３に貯められることによってバランスリング１３０内に保持される。このようにして、バランスリング１３０に水１５０が保持される。
【００８４】
バランスリング１３０内に流入し、凹部１３３に貯められている質量ｍの水１５０には、内槽１２０が角速度ωで回転している場合には、バランスリング１３０の下端１３１において、ｍｇの大きさの重力と、ｍｒω２の大きさの遠心力がはたらく。ここでは、水１５０の質量ｍがバランスリング１３０の下端１３１に集中するとしている。バランスリング１３０の下端１３１において水１５０に働く重力ｍｇと遠心力ｍｒω２の合力Ｓが水平面となす角度をθ１とする。θ１は、ｔａｎθ１＝ｍｇ／ｍｒω２として表される。内槽１２０の回転軸からバランスリング１３０の下端１３１までの距離ｒと、内槽１２０の回転速度によって、バランスリング１３０の下端１３１において水１５０に働く遠心力の大きさが変化し、合力Ｓと水平面とのなす角θ１の大きさが変化する。
【００８５】
バランスリング１３０の下端１３１において合力Ｓと水平面とのなす角θ１の大きさが、バランスリング１３０の下端１３１の傾きを表すθよりも大きい場合には、バランスリング１３０の凹部１３３に貯められている水１５０はバランスリング１３０内に保持されずに落下する。例えば、θ＝１５°の場合には、内槽１２０の回転速度が１１５ｒｐｍ以下のときにｍｇ／ｍｒω２＝ｔａｎθ１＞ｔａｎθ、すなわち、θ１＞θとなり、凹部１３３に保持されている水１５０がバランスリング１３０から落下する。
【００８６】
図６は、内槽と、別の形状のバランスリングの断面の一部を概略的に示す断面図である。図中の二点鎖線の矢印は、水が移動する方向を示す。
【００８７】
図６に示すように、バランスリング１３０の形状を、図５に示す形状と異なる形状としてもよい。図６に示すバランスリング１３０は、凹部１３３に貯めることのできる水１５０の量が図５に示すバランスリング１３０よりも大きくなるように構成されている。
【００８８】
上述したように、バランスリング１３０の下端１３１において、ｔａｎθ１＝ｍｇ／ｍｒω２で表される、凹部１３３内に保持されている水１５０に働く重力と遠心力との合力が水平線となす角度θ１が、バランスリング１３０の下端１３１における傾きを表すθよりも大きければ、バランスリング１３０内の水１５０は凹部１３３に保持されずに落下する。ここで、ｔａｎθ１＝ｍｇ／ｍｒω２＝ｇ／ｒω２であるから、図５に示すバランスリング１３０と比べて凹部１３３の容積が大きい図６に示すバランスリング１３０の場合にも、θ＝１５°とすれば、内槽１２０の回転速度が１１５ｒｐｍ以下のときに凹部１３３に保持されている水１５０がバランスリング１３０から落下する。
【００８９】
このように、バランスリング１３０の下端１３１の傾きによって、脱水工程においてバランサ作用が必要とされる内槽１２０の回転速度範囲に合わせて、バランスリング１３０内に水１５０を保持することができる。
【００９０】
また、バランスリング１３０の下端１３１の傾きが同じバランスリング１３０であっても、バランスリング１３０の凹部１３３の形状を変えることによって、バランスリング１３０の容積を変更することができる。例えば、バランスリング１３０の凹部１３３において、内槽１２０の回転軸からバランスリング１３０の最大外周面までの距離を２７０ｍｍとし、下端１３１における内槽１２０の回転軸からバランスリング１３０の距離を２５０ｍｍとし、バランスリング１３０の下端１３１から上端１３２までの高さを３０ｍｍとすると、バランスリング１３０の凹部１３３の容積は２Ｌ弱となる。
【００９１】
バランスリング１３０の内部に保持される水１５０の量が多い程、アンバランスを解消するバランサ作用が大きくなる。また一方では、バランスリング１３０によって不釣合い振動を解消するためには、バランスリング１３０の内部に保持する水１５０の量は、バランスリング１３０の容積の約半分程度であることが好ましい。そこで、内槽１２０の外側に配置して内槽１２０の孔１２２をふさぐ樋１２３の形状と数によってバランスリング１３０内に導かれる水１５０の量がバランスリング１３０の容積の半分程度になるように、バランスリング１３０の凹部１３３の形状によってバランスリング１３０の容積を決定することによって、バランスリング１３０による不釣合い振動の補正効果を高めることができる。
【００９２】
図６に示すバランスリング１３０のその他の構成と作用は、図５に示すバランスリング１３０と同様である。
【００９３】
このようにしてバランスリング１３０の形状を決定することで、脱水工程初期において、１次モード共振が起こると考えられるような、低い回転速度のときにはバランスリング１３０内に水１５０を存在させないことによって、不要な自励振動の発生を防止することができる。また、回転開始時には、バランスリング１３０内に水１５０が誘導されておらず、バランスリング１３０を含む内槽１２０の上部の重量が小さいことから、モータ１０４や動力伝達機構１０３（図１）への負担を少なくし、内槽１２０の回転数が十分に上昇するまでにかかる時間を短縮することが可能となる。また、脱水行程終了時に内槽１２０の回転速度が低下すると、バランスリング１３０内の水１５０は自重によりバランスリング１３０の下端１３１から落下して排水経路１４１（図１）へ移動し、バランスリング１３０の質量が小さくなるため、モータ１０４や動力伝達機構１０３への負担が小さくなり、制動時間の短縮も可能となる。
【００９４】
このように、洗濯機１００においては、内槽１２０の回転速度が所定の回転速度よりも大きい場合に、内槽１２０の回転により生じる遠心力によってバランスリング１３０の内部に流入した水１５０がバランスリング１３０の内部に保持され、かつ、バランスリング１３０の回転速度が所定の回転速度よりも小さい場合に、内槽１２０の回転により生じる遠心力によってバランスリング１３０の内部に流入した水１５０がバランスリング１３０の内部に保持されないようにバランスリング１３０は構成されている。
【００９５】
このようにすることにより、回転速度の低い脱水工程初期には、内槽１２０内の水に働く遠心力が小さく、内槽１２０内の水は樋１２３を通ってバランスリング１３０に流入しないので、バランスリング１３０の内部において水が回転することによる自励振動やアンバランスの増大を防ぐことができる。また、脱水工程初期および脱水工程終了時にはバランスリング１３０に水１５０が保持されないので重量を減少させることができ、回転開始時、あるいは、制動時に、内槽１２０を回転させるための駆動モータ１０４等への負担を減少させることが可能となる。
【００９６】
図３の（Ａ）に示すように、内槽１２０内に収容されている洗濯物を脱水するために、ある程度以上の回転速度で内槽１２０を回転させているときには、内槽１２０内の水が図中の二点鎖線の矢印で示すように、内槽１２０の回転で生じる遠心力によって内槽１２０の周壁１２１に沿って上昇し、孔１２２を通って外部に樋１２３の内部に流出し、樋１２３の内壁面１２３ｄに沿って上昇して、バランスリング１３０の内部に流入して保持される。バランスリング１３０の内部に保持されている水は、内槽１２０の回転速度が低くなると、バランスリング１３０の下端１３１を通ってバランスリング１３０から落下する。
【００９７】
一方、図３の（Ｂ）に示すように、脱水工程の終了時に内槽１２０の回転速度が低くなる時には、樋１２３の内部の水に働く遠心力が小さくなり、樋１２３の内部の水は樋１２３の内壁面１２３ｄに沿って落下し、樋１２３の下部に形成されている排水孔１２４を通って、内槽１２０の内部に逆流することなく、外部に排出される。
【００９８】
このように、洗濯機１００においては、樋１２３に流入した水を内槽１２０の内部に逆流させないようにして樋１２３の外部に排出することが可能であるように樋１２３は構成されている。
【００９９】
このようにすることにより、回転速度の低い脱水工程初期においては、内槽１２０から樋１２３に遠心分離された水が、バランスリング１３０に誘導される前に樋１２３から排出されてしまわないように樋１２３内に保持することができるとともに、脱水工程終了時においては、バランスリング１３０まで到達しなかった水が再び内槽１２０に戻って脱水した洗濯物を濡らしてしまうことを防止することができる。
【０１００】
樋１２３は、排水孔１２４に排水弁（図示せず）を備えるものであっても良い。これは、脱水工程初期の、内槽１２０の回転速度が低いときに、バランスリング１３０に到達せずに樋１２３の内部に保持されている水がアンバランスの原因となるような状況になった時、この水を排水することが可能となるようにするものである。
【０１０１】
また、洗濯機１００の給水装置１１０（図１）は、洗濯工程やすすぎ工程の最終工程において、内槽１２０に水を供給するときに、銀イオン溶出装置１１１（図１）によって溶出された銀イオンを含む水を内槽１２０に供給する。洗濯工程やすすぎ工程の後、脱水工程に入る前に、内槽１２０内の水の大部分はバランスリング１３０に導入されずに排水経路１４１（図１）を通って排水されるが、内槽１２０に収容されている洗濯物には銀イオン水が含まれる。脱水工程において銀イオンを含む水が樋１２３を通ってバランスリング１３０に導かれる。
【０１０２】
このように、洗濯機１００は、内槽１２０内に殺菌効果を有する物質を供給するための給水装置１１０を備え、給水装置１１０は、内槽１２０の内部に殺菌効果を有する物質を供給するように構成されている。洗濯機１００においては、殺菌効果を有する物質は、銀イオンを含む水である。
【０１０３】
このようにすることにより、長期間に渡って脱水運転を繰り返しても、銀の抗菌作用をもって、樋１２３やバランスリング１３０の内部の汚れやそれに伴うカビの発生を抑えることが可能となる。
【０１０４】
洗濯機１００は、洗濯およびすすぎの最終工程中に、洗濯機１００の給水装置１１０に備えられた銀イオン溶出装置１１１において殺菌性銀イオン水を生成し、補助給水弁１１３を通じて樋１２３内の壁面に殺菌性銀イオン水を供給するようにしてもよい。このようにすることにより、内槽１２０内の洗濯内容物を再び濡らすことなく、樋１２３とバランスリング１３０内部の汚れや、それに伴うカビの発生を抑えることが可能となる。
【０１０５】
また、洗濯機１００においては、水が内槽１２０に接合された樋１２３の内部を通ってバランスリング１３０へ移動するものとしたことから、洗濯機１００の筐体１０１（図１）に対する内槽１２０の設置角度によらず、水をバランスリング１３０へ導入し、不釣合い振動を抑制することが可能となる。
【０１０６】
（第２実施形態）
図７は、この発明の第２実施形態として、洗濯機の内槽とバランスリングの側断面の一部を概略的に示す断面図である。
【０１０７】
図７に示すように、第２実施形態の内槽１２０は、内槽１２０の周壁１２１の全体ではなく、周壁１２１の上部のみに孔１２２を有する。内槽１２０の上部の孔１２２は、内槽１２０の上部において、周壁１２１の周囲に内槽１２０と一体に形成されているバランスリング１３０の内部と連通している。水路として内槽１２０の周壁１２１は、内槽１２０の下部よりも上部において径が大きくなるように形成されており、内槽１２０は、いわゆる穴無し槽である。第２実施形態の洗濯機は、第１実施形態の洗濯機１００が備えるような樋を備えていない。
【０１０８】
脱水工程において内槽１２０が回転すると、内槽１２０に収容される洗濯物に含まれる水に遠心力が働いて、水は、内槽１２０の周壁１２１に沿って上昇する。内槽１２０の壁には、上部にのみ孔１２２が形成されているので、水は、内槽１２０の上部の孔１２２に到達するまで内槽１２０の外部に排出されない。このようにすることにより、洗濯物に含まれる水の大部分をバランスリング１３０に誘導することができる。また、内槽１２０の外部に第１実施形態の洗濯機１００が備えるような樋を備える必要がない。
【０１０９】
第２実施形態の洗濯機の動作と効果の詳細については、第１実施形態の洗濯機１００と同様である。
【０１１０】
（第３実施形態）
図８は、この発明の第３実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す側断面図である。
【０１１１】
図８に示すように、第３実施形態の洗濯機が第１実施形態の洗濯機と異なる点としては、バランスリング１３０の外周面には複数の弁体１６０が備えられている。第３実施形態の洗濯機１００のその他の構成は、第１実施形態の洗濯機１００と同様である。
【０１１２】
脱水工程において、内槽１２０の回転速度が、１次モード共振が起こると考えられる回転速度よりも高くなると、バランスリング１３０内に保持されている水は、内槽１２０の不釣合い位置と反対側に移動して、流体バランサ装置としての役目を果たす。このようにして、脱水工程初期の過大な不釣合い振動を防止することができる。
【０１１３】
しかしながら、脱水工程の進行に伴って内槽１２０の回転速度がさらに上昇すると、内槽１２０の回転速度は、２次モード共振が起こると考えられる速度に近付く。２次モード共振が起こるような回転速度では、バランスリング１３０内の水は、再び内槽１２０の不釣合い位置と同じ側に移動して、不釣合い振動を増大させてしまう可能性がある。２次モード共振が起こると考えられる回転速度は、回転系の重量や構造により決定されるが、少なくとも１０００ｒｐｍ以上の回転速度であり、１次モード共振が起こると考えられる回転速度の範囲、すなわち、概ね５００ｒｐｍ以下の回転速度と比較すると、十分に高い回転速度である。
【０１１４】
図９は、この発明の第３実施形態として、洗濯機の内槽とバランスリングの側断面の一部を概略的に示す断面図である。
【０１１５】
図９の（Ａ）に示すように、第３実施形態の洗濯機が備えるバランスリング１３０が第１実施形態のバランスリング１３０（図５）と異なる点としては、バランスリング１３０の凹部１３３を形成するバランスリング１３０の壁に、複数の弁体１６０が配置されている。
【０１１６】
図９の（Ｂ）に示すように、第３実施形態の洗濯機１００は、第２実施形態の洗濯機１００の内槽１２０（図７）のように、いわゆる穴無し槽であってもよい。内槽１２０が穴無し槽であっても、弁体１６０は、バランスリング１３０の凹部１３３を形成する壁上に、バランスリング１３０の周方向に複数配置される。
【０１１７】
図１０は、この発明の第３実施形態の洗濯機が備える弁体の側面断面を示す側断面図である。図の右側が内槽の中心方向、図の左側が内槽の外周方向である。図中の二点鎖線の矢印は、水の流れを示す。
【０１１８】
図１０の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、弁体１６０は、バランスリング１３０の内壁面上に設置されているシリンダ１６１と、シリンダ１６１内を移動することが可能であるように配置されているピストン１６２と、ピストン１６２をバランスリング１３０の内部側に付勢するための弾性体としてコイルばね１６３とから構成されている。
【０１１９】
シリンダ１６１は、シリンダ１６１の内部の空間が、バランスリング１３０の壁面に形成されてバランスリング１３０の内面と外面とを結ぶ水保持部排水孔としてバランスリング排水孔１３４と連通されるようにして、バランスリング１３０に配置されている。シリンダ１６１には、穴１６４が形成されている。バランスリング１３０内の水は、シリンダ１６１の穴１６４を通ってシリンダ１６１内に流入し、バランスリング１３０のバランスリング排水孔１３４を通ってバランスリング１３０の外部に流出することができる。ピストン１６２は、円柱状の蓋部１６２ａと円柱状の支持部１６２ｂとを、細い棒体部１６２ｃで連結した亜鈴型に形成されている。蓋部１６２ａと支持部１６２ｂの径は、バランスリング排水孔１３４の径とほぼ同等の大きさであり、棒体部１６２ｃの径は、バランスリング排水孔１３４の径よりも小さい。ピストン１６２は、蓋部１６２ａの一部がシリンダ１６１内に挿入され、蓋部１６２ａの一部がバランスリング１３０の外部に突出するように配置されている。ピストン１６２は、必要に応じてピストンリングを備えてもよい。コイルばね１６３は、一方の端部がピストン１６２の蓋部１６２ａにおいてバランスリング１３０の外部に突出している側の端面に固定され、他方の端部がバランスリング１３０の外面上に固定されている。コイルばね１６３は、ピストン１６２をバランスリング１３０の内部方向に付勢している。
【０１２０】
図１０の（Ａ）に示すように、内槽１２０(図８)が回転していない状態や、内槽１２０の回転数が所定の回転数よりも小さい状態では、ピストン１６２の蓋部１６２ａがバランスリング排水孔１３４を閉塞する。従って、バランスリング１３０内の水は、穴１６４からシリンダ１６１内に流入しても、バランスリング排水孔１３４がピストン１６２によって閉塞されているので、バランスリング１３０の外部に流出することができない。このようにして、バランスリング１３０の内部に水が保持される。
【０１２１】
図１０の（Ｂ）に示すように、内槽１２０（図８）が回転し、内槽１２０の回転数が所定の回転数より大きくなると、コイルばね１６３によってバランスリング１３０の内部方向に付勢されている力よりもピストン１６２に働く遠心力の方が大きくなって、ピストン１６２がシリンダ１６１内をバランスリング１３０の外部方向に移動する。ピストン１６２がシリンダ１６１内を移動して、蓋部１６２ａがバランスリング排水孔１３４を開放し、ピストン１６２の細い棒体部１６２ｃがバランスリング排水孔１３４の内部に位置すると、バランスリング１３０内の水は、シリンダ１６１の穴１６４からシリンダ１６１の内部に流入し、バランスリング排水孔１３４と棒体部１６２ｃとの間の空間を通って、シリンダ１６１内からバランスリング１３０の外部に排出される。
【０１２２】
バランスリング１３０の内部の水がバランスリング排水孔１３４を通って排出されることが可能となる内槽の回転速度は、以下のようにして決定される。
【０１２３】
ピストン１６２の質量をｍｐ、内槽１２０の中心からバランスリング排水孔１３４の外周までの距離をＲ、バランスリング排水孔１３４の外周における内槽１２０の回転の角速度をωとする。また、シリンダ１６１内に一部が挿入されているピストン１６２の蓋部１６２ａのバランスリング１３０内部側の端面から、バランスリング排水孔１３４のバランスリング１３０の外面側の端部までの内槽１２０の静止状態における距離をｄ０とし、内槽１２０の静止状態におけるピストン１６２の蓋部１６２ａのバランスリング１３０内部側の端面の位置と、内槽１２０の回転状態におけるピストン１６２の蓋部１６２ａのバランスリング１３０内部側の端面の位置との距離、すなわち、ピストン１６２の蓋部１６２ａのバランスリング１３０内部側の端面の移動距離をｄ１とする。また、コイルばね１６３のばね定数をｋとする。
【０１２４】
内槽１２０が回転すると、バランスリング１３０の外周上において、ピストン１６２には、内槽１２０の中心から内槽１２０の周に向かう方向に大きさｍｐＲω２の遠心力が働く。このとき、コイルばね１６３に働く力のつりあいの式は、ｍｐＲω２＝ｋｄ１となる。
【０１２５】
ピストン１６２の蓋部１６２ａがバランスリング排水孔１３４を開放するのは、ｄ１がｄ０以上のときである。したがって、内槽１２０の２次モード共振点に相当する回転の角速度をω１とすると、ｍｐＲω１２＝ｋｄ０の関係を満たすようなばね定数ｋを有するコイルばね１６３を用いることによって、内槽１２０の回転速度が２次モード共振点に相当する速度になってバランスリング１３０内の水が不釣合いを増大させるときに、バランスリング１３０内から排水することができる。また、ｍｐＲω１２＝ｋｄ０の関係を満たすばね定数ｋよりも小さいばね定数ｋを有するコイルばね１６３を用いることによって、内槽１２０の回転速度が２次モード共振点に相当する速度になる前に、バランスリング１３０内から排水することができる。
【０１２６】
図１１は、この発明の第３実施形態の洗濯機が備える別の弁体を示す図である。図１１の（Ａ）は、内槽が静止しているときの弁体の状態を示す側断面図、（Ｂ）は、内槽が静止しているときの弁体の正面図、（Ｃ）は、内槽が所定の回転速度以上の速度で回転しているときの弁体の状態を示す側断面図である。図中の二点鎖線の矢印は、水の流れを示す。
【０１２７】
図１１の（Ａ）から（Ｃ）に示すように、第３実施形態の洗濯機が備える別の弁体１６０ｂは、バランスリング１３０に形成されているバランスリング排水孔１３４を覆うように配置されている弾性体として板ばね１６５と、板ばね１６５の下部に取り付けられている錘１６６とから構成されている。板ばね１６５は、板ばね１６５の上部において固定部材１６７によってバランスリング１３０の外壁面上に固定されている。固定部材１６７の位置が板ばね１６５の支点となる。板ばね１６５は、静止時の水漏れを防止するためのパッキンを有してもよい。錘１６６は、板ばね１６５によって、バランスリング１３０と内槽１２０（図８）の中心方向に付勢されている。
【０１２８】
図１１の（Ａ）に示すように、内槽１２０が回転していない状態や、内槽１２０の回転数が所定の回転数よりも小さい状態では、板ばね１６５がバランスリング排水孔１３４を閉塞し、バランスリング１３０内の水はバランスリング１３０内に保持される。
【０１２９】
図１１の（Ｃ）に示すように、内槽１２０の回転数が所定の回転数よりも大きい場合には、錘１６６に働く遠心力が板ばね１６５によってバランスリング１３０の内部方向に付勢されている力よりも大きくなって、錘１６６がバランスリング１３０から離れる方向に力を受ける。錘１６６が固定されている板ばね１６５の下部も、バランスリング１３０から離れる方向に力を受けてバランスリング１３０の外周面から離れ、バランスリング排水孔１３４が開放されて、バランスリング１３０内の水がバランスリング排水孔１３４を通って排出される。
【０１３０】
バランスリング１３０の内部の水がバランスリング排水孔１３４を通って排出されることが可能となる内槽の回転速度は、以下のようにして決定される。
【０１３１】
図１１の（Ａ）から（Ｃ）に示すように、固定部材１６７の中心、すなわち、板ばね１６５の支点から、バランスリング排水孔１３４の下端までの距離をＬ、板ばね１６５の幅をＨ、板ばね１６５の厚さをＤ、質量をｍＬとする。また、バランスリング排水孔１３４の下端において、バランスリング１３０の半径方向における板ばね１６５の変位をｄ２とする。簡単のために、板ばね１６５に働く力は、錘１６６による集中荷重のみであると仮定する。なお、実際には、遠心力による分布荷重も考慮する。
【０１３２】
板ばね１６５の材料の縦弾性係数をＥ、ポアソン比をνとすると、内槽１２０が回転している状態では、板ばね１６５の変位ｄ２は、ｄ２＝４ｍＬＲω２Ｌ３（１−ν２）／（ＥＨＤ３）と表すことができる。質量ｍＬ、バランスリング１３０の中心から外周までの距離Ｒ、縦弾性係数Ｅ、ポアソン比νはあらかじめ定まっており、板ばね１６５がバランスリング排水孔１３４を開放し始める必要がある角速度ωを決定することによって、板ばね１６５の形状として距離Ｌ、幅Ｈ、厚さＤを決定することができる。内槽１２０の２次モード共振点に相当する回転の角速度をω１とすると、ｄ２＝４ｍＬＲω１２Ｌ３（１−ν２）／（ＥＨＤ３）の関係を満たすような距離Ｌ、幅Ｈ、厚さＤを有する板ばね１６５を用いることによって、内槽１２０の回転速度が２次モード共振点に相当する速度になってバランスリング１３０内の水が不釣合いを増大させるときに、バランスリング１３０内から排水することができる。また、ω１よりも小さい角速度ω２についてｄ２＝４ｍＬＲω２２Ｌ３（１−ν２）／（ＥＨＤ３）の関係を満たす距離Ｌ、幅Ｈ、厚さＤを有する板ばね１６５を用いることによって、内槽１２０の回転速度が２次モード共振点に相当する速度になる前に、バランスリング１３０内から排水することができる。
【０１３３】
このように、洗濯機１００においては、バランスリング１３０は、バランスリング１３０の内部と外部とを連通して水をバランスリング１３０から排水するためのバランスリング排水孔１３４と、バランスリング排水孔１３４に配置される弁体１６０または弁体１６０ｂとを有し、弁体１６０または弁体１６０ｂは、内槽１２０の回転速度に応じてバランスリング排水孔１３４を開放または閉塞するように構成されている。
【０１３４】
内槽１２０の回転速度が１次モード共振点に相当する回転速度よりも高くなると、バランスリング１３０内の液体がバランスリング１３０内部において移動して、不釣合いが低減される。しかしながら、内槽１２０の回転速度がさらに上昇し、内槽１２０の２次モード共振点に相当する回転速度に近付くと、バランスリング１３０内の液体は、再び不釣合いを増大させる方向へ移動する。
【０１３５】
実開平１−１３８３８３号公報（特許文献３）と特開２００２−１３６７９２号公報（特許文献４）に記載の洗濯機は、脱水工程において、バランサ装置として使用されている液溜り部や貯水槽から水を排出することが可能な構成を有する。しかしながら、これらの洗濯機においては、脱水工程の終了時に液溜り部の内部の水を自然落下させて排水したり、貯水槽の外周面等に形成された排水孔から脱水工程の進行に伴って遠心力によって徐々に排水させたりするだけで、液溜り部や貯水槽の内部の水によって、一旦、不釣合いが低減された後に再び不釣合いが増大することを防ぐものではない。
【０１３６】
そこで、バランスリング１３０は、バランスリング１３０の内部と外部とを連通して水をバランスリング１３０から排水するためのバランスリング排水孔１３４と、バランスリング排水孔１３４に配置される弁体１６０または弁体１６０ｂとを有し、弁体１６０または弁体１６０ｂは、内槽１２０の回転速度に応じてバランスリング排水孔１３４を開放または閉塞するように構成されていることによって、内槽１２０の回転数が２次モード共振点に相当するほど高い場合に、バランスリング１３０の内部に導かれた水が不釣合いを増大させることを防ぐことができる。
【０１３７】
また、このように、洗濯機１００においては、弁体１６０または弁体１６０ｂは、内槽１２０が所定の速度よりも低い速度で回転している場合にはバランスリング排水孔１３４を閉塞し、かつ、内槽１２０が所定の速度よりも高い速度で回転している場合には、バランスリング排水孔１３４を開放するように構成されている。
【０１３８】
このようにすることにより、脱水工程中に内槽１２０の２次モード共振が起こる回転速度に近付いた時点で弁体１６０または弁体１６０ｂがバランスリング排水孔１３４を開き、バランスリング１３０内の水を排出することによって、２次モード共振が起こる回転速度に近付くに従ってバランスリング１３０内の水が不釣合い振動を増大させる方向へ移動することを防止することが可能となる。
【０１３９】
また、このように、洗濯機１００においては、弁体１６０または弁体１６０ｂは、コイルばね１６３または板ばね１６５によって形成されている。
【０１４０】
このようにすることにより、電磁力等を用いて開閉する弁体を使用する場合と比較して部品点数を減らし、簡便な構造とすることが可能となる。
【０１４１】
（第４実施形態）
図１２は、この発明の第４実施形態の洗濯機が備える、排水孔開閉弁の側断面を示す側断面図である。図の右側が内槽の中心方向、図の左側が内槽の外周方向である。図中の二点鎖線の矢印は、水の流れを示す。
【０１４２】
図１２に示すように、第４実施形態の洗濯機が第１実施形態の洗濯機１００と異なる点としては、内槽１２０（図１）の周壁１２１の外側に配置されている樋１２３の水路排水孔として排水孔１２４を閉塞、開放するために、樋１２３の壁面上に弁体として排水孔開閉弁１７０が配置されている。
【０１４３】
図１２の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、排水孔開閉弁１７０は、第３実施形態の弁体１６０と同様の構成を有する。排水孔開閉弁１７０は、樋１２３の外壁面上に設置されているシリンダ１７１と、シリンダ１７１内を移動することが可能であるように配置されているピストン１７２と、ピストン１７２を内槽１２０の内部側に付勢するための弾性体としてコイルばね１７３とから構成されている。
【０１４４】
シリンダ１７１は、シリンダ１７１の内部の空間が排水孔１２４と連通するようにして、樋１２３に配置されている。シリンダ１７１には、下部に穴１７４が形成されている。樋１２３内の水は、排水孔１２４を通ってシリンダ１７１内に流入し、シリンダ１７１の穴１７４を通って樋１２３の外部に流出することができる。ピストン１７２は、円柱状の蓋部１７２ａと円柱状の支持部１７２ｂとを、細い棒体部１７２ｃで連結した亜鈴型に形成されている。蓋部１７２ａと支持部１７２ｂの径は、排水孔１２４の径とほぼ同等の大きさであり、棒体部１７２ｃの径は、排水孔１２４の径よりも小さい。ピストン１７２は、内槽１２０（図１）の静止時には、図１２の（Ｂ）に示すように、蓋部１７２ａの一部がシリンダ１７１内に挿入され、蓋部１７２ａの一部が樋１２３の内部に突出するように配置されている。ピストン１７２は、必要に応じてピストンリングを備えてもよい。コイルばね１７３は、一方の端部がピストン１７２の蓋部１７２ａにおいて樋１２３の内部に突出している側の端面に固定され、他方の端部が樋１２３の内面上に固定されている。コイルばね１７３は、ピストン１７２を樋１２３の内部方向に付勢している。
【０１４５】
図１２の（Ａ）に示すように、内槽１２０（図１）が回転し、内槽１２０の回転数が所定の回転数より大きい場合には、ピストン１７２に働く遠心力がコイルばね１７３によってバランスリング１３０の内部方向に付勢されている力よりも大きくなって、ピストン１７２がシリンダ１７１内を樋１２３の外部方向に移動する。ピストン１７２がシリンダ１７１内を移動して、蓋部１７２ａが排水孔１２４を閉塞する。従って、樋１２３内の水は、排水孔１２４がピストン１７２によって閉塞されているので、排水孔１２４からシリンダ１７１の内部に流入することができない。このようにして、樋１２３の内部に水が保持される。
【０１４６】
図１２の（Ｂ）に示すように、内槽１２０(図１)が回転していない状態や、内槽１２０の回転数が所定の回転数よりも小さい状態では、ピストン１７２に樋１２３の外向きに働く遠心力が小さいので、ピストン１７２はコイルばね１７３の付勢によって、樋１２３の内部方向に移動する。ピストン１７２が樋１２３の内部方向にある程度移動すると、ピストン１７２の蓋部１７２ａが排水孔１２４を開放する。ピストン１７２の棒体部１７２ｃが排水孔１２４に位置すると、樋１２３内の水は、排水孔１２３からシリンダ１７１の内部に流入し、シリンダ１７１の穴１７４を通って樋１２３の外部に排出される。このようにして、樋１２３の内部の水が排出される。
【０１４７】
このように、洗濯機１００においては、樋１２３は、樋１２３の内部と外部とを連通して水を樋１２３から排水するための排水孔１２４と、排水孔１２４に配置される排水孔開閉弁１７０とを有し、排水孔開閉弁１７０は、内槽１２０の回転速度に応じて排水孔１２４を開放または閉塞するように構成されている。
【０１４８】
このようにすることにより、脱水工程の初期においては、排水孔１２４を閉塞することによって、内槽１２０から遠心分離されて樋１２３内に流入した水がバランスリング１３０に導かれる前に樋１２３から排出されないように樋１２３内に保持するとともに、脱水工程の終了時においては、排水孔１２４を開放することによって、バランスリング１３０に到達しなかった水が、樋１２３を逆流して内槽１２０内に再び戻ってしまうことを防止することができる。
【０１４９】
第４実施形態の洗濯機のその他の構成と効果は、第１実施形態の洗濯機と同様である。
【０１５０】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】この発明の第１実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す側断面図である。
【図２】内槽の全体を概略的に示す斜視図である。
【図３】バランスリングと樋と内槽の断面の一部を概略的に示す断面図である。
【図４】樋の全体を概略的に示す斜視図である。
【図５】内槽とバランスリングの断面の一部を概略的に示す断面図である。
【図６】内槽と、別の形状のバランスリングの断面の一部を概略的に示す断面図である。
【図７】この発明の第２実施形態として、洗濯機の内槽とバランスリングの側断面の一部を概略的に示す断面図である。
【図８】この発明の第３実施形態として、洗濯機の全体を概略的に示す側断面図である。
【図９】この発明の第３実施形態として、洗濯機の内槽とバランスリングの側断面の一部を概略的に示す断面図である。
【図１０】この発明の第３実施形態の洗濯機が備える弁体の側面断面を示す側断面図である。
【図１１】この発明の第３実施形態の洗濯機が備える別の弁体を示す図である。
【図１２】この発明の第４実施形態の洗濯機が備える、排水孔開閉弁の側断面を示す側断面図である。
【図１３】従来のバランスリングを備える洗濯機の回転槽の側面断面を概略的に示す図である。
【図１４】従来のバランスリングを備える回転槽が不釣合い（アンバランス）を有する状態で、洗濯機の１次モード共振点に相当する回転速度以下で回転運動しているときの回転槽の側断面を概略的に示す図である。
【図１５】図１４に示す回転槽をＸＶ−ＸＶ線の方向から見たときの回転槽の断面を概略的に示す断面図である。
【図１６】従来のバランスリングを備える回転槽がアンバランスを有する状態で、洗濯機の１次モード共振点に相当する回転速度よりも大きい回転速度で回転運動しているときの回転槽の側断面を概略的に示す図である。
【図１７】図１６に示す回転槽をＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線の方向から見たときの回転槽の断面を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１００：洗濯機、１１０：給水装置、１２０：内槽、１２１：周壁、１２３：樋、１３０：バランスリング、１３４：バランスリング排水孔、１６０，１６０ｂ：弁体、１６３：コイルばね、１６５：板ばね、１７０：排水孔開閉弁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ鉛直方向に延びる軸を回転軸として回転することが可能であって、水を含む繊維構造体を収容するための容器と、
前記容器の上方において前記容器の周壁に配置されて、水を保持するための水保持部と、
前記容器の回転により生じる遠心力によって前記容器内の水を前記水保持部に誘導するための水路とを備える、脱水装置。
【請求項２】
前記水路は前記容器の周壁に配置され、前記回転軸と前記水路との距離は、前記容器の下部から上部に向かって次第に大きくなるように構成されている、請求項１に記載の脱水装置。
【請求項３】
前記容器の回転速度が所定の回転速度よりも大きい場合に、前記容器の回転により生じる遠心力によって前記水保持部の内部に流入した水が前記水保持部の内部に保持され、かつ、前記水保持部の回転速度が所定の回転速度よりも小さい場合に、前記容器の回転により生じる遠心力によって前記水保持部の内部に流入した水が前記水保持部の内部に保持されないように前記水保持部は構成されている、請求項１または請求項２に記載の脱水装置。
【請求項４】
前記水路に流入した水を前記容器の内部に逆流させないようにして前記水路の外部に排出することが可能であるように前記水路は構成されている、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の脱水装置。
【請求項５】
前記水路は、多孔質状に形成されている水保持部材を有する、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の脱水装置。
【請求項６】
前記容器内に殺菌効果を有する物質を供給するための供給手段を備え、
前記供給手段は、前記容器の内部に前記殺菌効果を有する物質を供給するように構成されている、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の脱水装置。
【請求項７】
前記殺菌効果を有する物質は、銀イオンを含む水である、請求項６に記載の脱水装置。
【請求項８】
前記水保持部は、前記水保持部の内部と外部とを連通して水を前記水保持部から排水するための水保持部排水孔と、前記水保持部排水孔に配置される弁体とを有し、
前記弁体は、前記容器の回転速度に応じて前記水保持部排水孔を開放または閉塞するように構成されている、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の脱水装置。
【請求項９】
前記弁体は、前記容器が所定の速度よりも低い速度で回転している場合には前記水保持部排水孔を閉塞し、かつ、前記容器が所定の速度よりも高い速度で回転している場合には、前記水保持部排水孔を開放するように構成されている、請求項８に記載の脱水装置。
【請求項１０】
前記弁体は、弾性体によって形成されている、請求項８または請求項９に記載の脱水装置。
【請求項１１】
前記水路は、前記水路の内部と外部とを連通して水を前記水路から排水するための水路排水孔と、前記水路排水孔に配置される弁体とを有し、
前記弁体は、前記容器の回転速度に応じて前記水路排水孔を開放または閉塞するように構成されている、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の脱水装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の脱水装置を備える、洗濯機。
【請求項１】
ほぼ鉛直方向に延びる軸を回転軸として回転することが可能であって、水を含む繊維構造体を収容するための容器と、
前記容器の上方において前記容器の周壁に配置されて、水を保持するための水保持部と、
前記容器の回転により生じる遠心力によって前記容器内の水を前記水保持部に誘導するための水路とを備える、脱水装置。
【請求項２】
前記水路は前記容器の周壁に配置され、前記回転軸と前記水路との距離は、前記容器の下部から上部に向かって次第に大きくなるように構成されている、請求項１に記載の脱水装置。
【請求項３】
前記容器の回転速度が所定の回転速度よりも大きい場合に、前記容器の回転により生じる遠心力によって前記水保持部の内部に流入した水が前記水保持部の内部に保持され、かつ、前記水保持部の回転速度が所定の回転速度よりも小さい場合に、前記容器の回転により生じる遠心力によって前記水保持部の内部に流入した水が前記水保持部の内部に保持されないように前記水保持部は構成されている、請求項１または請求項２に記載の脱水装置。
【請求項４】
前記水路に流入した水を前記容器の内部に逆流させないようにして前記水路の外部に排出することが可能であるように前記水路は構成されている、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の脱水装置。
【請求項５】
前記水路は、多孔質状に形成されている水保持部材を有する、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の脱水装置。
【請求項６】
前記容器内に殺菌効果を有する物質を供給するための供給手段を備え、
前記供給手段は、前記容器の内部に前記殺菌効果を有する物質を供給するように構成されている、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の脱水装置。
【請求項７】
前記殺菌効果を有する物質は、銀イオンを含む水である、請求項６に記載の脱水装置。
【請求項８】
前記水保持部は、前記水保持部の内部と外部とを連通して水を前記水保持部から排水するための水保持部排水孔と、前記水保持部排水孔に配置される弁体とを有し、
前記弁体は、前記容器の回転速度に応じて前記水保持部排水孔を開放または閉塞するように構成されている、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の脱水装置。
【請求項９】
前記弁体は、前記容器が所定の速度よりも低い速度で回転している場合には前記水保持部排水孔を閉塞し、かつ、前記容器が所定の速度よりも高い速度で回転している場合には、前記水保持部排水孔を開放するように構成されている、請求項８に記載の脱水装置。
【請求項１０】
前記弁体は、弾性体によって形成されている、請求項８または請求項９に記載の脱水装置。
【請求項１１】
前記水路は、前記水路の内部と外部とを連通して水を前記水路から排水するための水路排水孔と、前記水路排水孔に配置される弁体とを有し、
前記弁体は、前記容器の回転速度に応じて前記水路排水孔を開放または閉塞するように構成されている、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の脱水装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の脱水装置を備える、洗濯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−４６３（Ｐ２００９−４６３Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８７１０７（Ｐ２００７−１８７１０７）
【出願日】平成１９年７月１８日（２００７．７．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１８日（２００７．７．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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