第1の発明の洗濯機は、筐体と、前記筐体内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槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記外槽内の前記洗濯水を循環させる送水路と、前記送水路に設けられ、洗濯水を循環させる循環ポンプと、前記送水路に設けられ、前記送水路を流れる前記洗濯水に含まれる異物を遠心分離する遠心分離部と、を備え、前記遠心分離部は、外郭を構成するケースと、前記ケースの内部に設けられ回転可能な中空の回転筒と、を有し、前記ケースには、前記送水路と接続されるケース入口およびケース出口が形成され、前記回転筒には、前記洗濯水が前記回転筒を貫流するための回転筒入口および回転筒出口が形成され、前記洗濯水が前記回転筒内を貫流する方向と前記回転筒の回転軸方向とが略一致するように構成されたものである。
この構成により、洗濯水は、回転筒内を回転軸周りに旋回しながら貫流する。そして、洗濯水が回転筒内を旋回しながら貫流する際に、洗濯水に含まれる洗濯水よりも比重が重い物質が、遠心力によって回転筒の内周面に向かう。このため、洗濯水に含まれる汚れのうち、砂、繊維屑、髪の毛、角質汚れなどのように水より比重が重いもの、および、皮脂に代表される脂分などのように水より軽くても、糸屑などのように水より比重が重いものに付着するものが、洗濯水から分離される。
また、貫流より外側で回転筒の内周面より内側の回転筒内を満たす洗濯水は、回転筒の回転筒入口と回転筒出口が貫流で占められていることと、回転筒の内周面に向かう遠心力が常時かかっていることにより、貫流部分の洗濯水とは殆ど混じり合うことがない。このため、遠心力により一旦回転筒の内周面に向かった汚れ物質は、洗濯水同士の混じり合いによって貫流に戻ることが抑えられ、洗濯水は送水路を循環するほど遠心分離部によって浄化される。したがって、本発明の遠心分離部を備えた洗濯機は、分離された汚れ物質が洗濯物へ再付着することを防止して洗浄効果を高めることができる。
第2の発明は、特に、第1の発明において、前記遠心分離部は、遠心分離された異物を前記回転筒の内周面に保持するように構成されたものである。この構成により、一旦遠心力によって洗濯水から分離された異物が、回転筒を貫流する洗濯水に戻ることを防止することができる。
第3の発明は、特に、第1または第2の発明において、前記回転筒の前記回転軸を中心とした直径が、前記回転筒の前記回転筒入口および回転筒出口の最大径よりも大きく構成されたものである。この構成により、回転筒の回転軸から外側の内周面に向かうほど遠心力は強まる。よって、回転筒を貫流する洗濯水から遠心力によって汚れ物質が内周面に近づくほど、汚れ物質はより強い遠心力で内周面に保持される。これによって、遠心分離部は、分離された汚れ物質が回転筒を貫流する洗濯水に戻って洗濯物に汚れが再付着する等の不具合を防ぐことができる。
第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において前記遠心分離部は、洗濯水が内部を下から上に向かって流れるように構成されたものである。この構成により、洗濯水に洗剤によって生じる気泡や、循環ポンプのエアがみによって生じる気泡が回転筒に入ってきた場合でも、回転筒出口から容易に回転筒外へ排出される。これによって、回転筒内に水より軽い気泡が留まることによって生じる回転筒内の水と気泡分布のアンバランスを防ぎ、回転筒を回転させるために必要なトルクの変動を最小限に抑えることができる。また、トルク変動によって生じる回転筒の回転速度変動も防ぐことができる。また、アンバランスによる回転振動を防ぐことができるため、回転筒をより大きく構成することができる。
第5の発明の洗濯機は、筐体と、前記筐体内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槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記筐体に設けられ、前記洗濯槽及び前記外槽内に水を供給する給水経路と、前記給水経路に設けられ、前記給水経路を流れる前記水に含まれる異物を遠心分離する遠心分離部と、を備え、前記遠心分離部は、外郭を構成するケースと、前記ケースの内部に設けられ回転可能な中空の回転筒と、を有し、前記ケースには、前記給水経路と接続されるケース入口およびケース出口が形成され、前記回転筒には、前記水が前記回転筒内を貫流するための回転筒入口および回転筒出口が形成され、前記水が前記回転筒内を貫流する方向と前記回転筒の回転軸方向とが略一致するように構成されたものである。
この構成により、蛇口から給水された水が、回転筒内を回転軸周りに旋回しながら貫流する。水が回転筒21b内を旋回しながら貫流する際に、水よりも比重が重い物質が、遠心力によって回転筒21bの内周面に向かう。このため、水に含まれる汚れのうち、砂、繊維屑、髪の毛、角質汚れなどのように水よりも比重が重いもの、および、皮脂に代表される脂分などのように水よりも軽くても、糸屑などのように水よりも比重が重いものに付着するものを、給水される水から分離除去される。よって、特に浄水設備の整っていない地域においても、清潔な水を洗濯槽内へ給水でき、洗濯物の洗浄効果を高めることができる。
第6の発明の洗濯機は、筐体と、前記筐体内に弾性支持され、底部に排水口を有する外槽と、前記外槽内に回転可能に設けられた洗濯槽と、前記洗濯槽を回転駆動するモータと、前記排水口に接続され、前記外槽内の洗濯水を排水する排水路と、前記排水路に設けられ、前記排水路を流れる前記洗濯水に含まれる異物を分離する遠心分離部と、を備え、前記遠心分離部は、外郭を構成するケースと、前記ケースの内部に設けられ回転可能な中空の回転筒と、を有し、前記ケースには、前記排水路と接続されるケース入口およびケース出口が形成され、前記回転筒には、前記洗濯水が前記回転筒内を貫流するための回転筒入口および回転筒出口が形成され、前記洗濯水が前記回転筒内を貫流する方向と前記回転筒の回転軸方向とが略一致するように構成されたものである。
この構成により、排水路を流れる洗濯水が、回転筒内を回転軸周りに旋回しながら貫流する。そして、洗濯水が回転筒内を貫流する際に、水よりも比重が重い物質が、遠心力によって回転筒の内周面に向かう。このため、洗濯水に含まれる汚れのうち、砂、繊維屑、髪の毛、角質汚れなどのように水よりも比重が重いもの、および、皮脂に代表される脂分などのように水よりも軽くても、糸屑などのように水よりも比重が重いものに付着するものが、排水される水から分離除去できる。
第7の発明は、特に、第6の発明において、前記遠心分離部よりも下流側の前記排水路と接続される貯水槽を備え、前記貯水槽内の前記洗濯水を次回の洗濯で再利用するように構成されたものである。
これにより、使用後の汚れ成分を取り除いた洗濯水を次回の洗濯で利用できるので、洗濯に用いる水量を抑制でき、節水することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における洗濯機の概略構成図である。図1に示されるように、有底筒状に構成された外槽1は、洗濯機の外枠を構成する筐体2の内部で複数のサスペンション機構3によって弾性的に支持されている。有底筒状に構成された洗濯槽4は外槽1内に設けられている。外槽1と洗濯槽4とは、前面側(図1において左側)に使用者が衣類等の洗濯物5を出し入れする開口部6が設けられている。
洗濯槽4は、回転軸7を中心として回転可能に設けられている。洗濯槽4の周壁面には、内方へ突出した複数(例えば、3個)のバッフル8が設けられている。さらに、周壁面には多数の小孔9が設けられ、外槽1内において洗濯槽4の内外は小孔9を通して連通している。外槽1と洗濯槽4と回転軸7は、水平に対して角度θ(例えば、20°)だけ前上がりに傾けて設けられている。
洗濯槽4は、外槽1の後部に設けられたモータ10によって正逆回転自在に構成されている。モータ10は、例えばブラシレス直流モータであり、後述するコントローラ22のインバータ制御によって回転速度を自在に変化させることができるように構成されている。
外槽1の開口部1aと筐体2の開口部2aとは、洗濯槽4の開口部6と対向して形成されている。外槽1の開口部1aと筐体2の開口部2aとは、伸縮自在な蛇腹状のパッキン12によって気密構成を確保して連結されている。筐体2の前面には、開口部2aを開閉する扉11が設けられている。
洗濯水を供給する給水口13が、筐体2の後面上部に設けられている。給水口13は、水道の蛇口13aと接続されている。給水口13は、給水経路13bの一端と連結している。給水経路13bの他端は、洗剤ケース15と連結している。給水経路13bには、給水弁14が設けられている。給水弁14は、コントローラ22によって開閉駆動され、給水と停止を行う。洗剤ケース15は、矢印Aで示されるように、洗剤投入部15aを洗剤ケース15から手前側へ引き出し可能に構成されている。これにより、使用者は、洗剤ケース15内への洗剤の投入が容易に行える。
給水口13から供給された洗濯水は、矢印Bで示されるように、給水経路13bを経由して洗剤ケース15に流入する。洗濯水は、さらに洗剤ケース15内に投入されている洗剤を溶かしながら外槽1へ流入する。
筐体2内の下部には、コントローラ22が設けられている。
外槽1の底部には、洗濯水を排出する排水口16が設けられている。排水口16には、排水路17が連結されている。排水路17には、排水弁18が設けられている。排水弁18は、コントローラ22によって開閉駆動され、外槽1内に洗濯水を溜めたり排水したりする。
送水路19は、一端が排水路17に接続され、他端は外槽1の前面下部に接続されて、循環経路を形成している。送水路19には、外槽1の洗濯水を循環させる循環ポンプ20及び遠心分離部21が設けられている。遠心分離部21は、循環ポンプ20の下流側に設けられている。
外槽1内の洗濯水は、循環ポンプ20によって排水路17から送水路19を通して矢印Cのように循環し、遠心分離部21を通過する。洗濯水が遠心分離部21を通過する際に、洗濯水に含まれる異物が分離される。異物には、洗濯物5から遊離した汚れや糸屑、および、洗濯水に溶解した洗剤に含まれる水軟化剤等が含まれる。
図2は、本実施の形態における洗濯機の遠心分離部の拡大図である。図3は、本実施の形態における洗濯機の遠心分離部のD1とD2の関係図である。図4は、図3におけるE−E断面図である。
遠心分離部21は、ケース21aと、中空の回転筒21bと、回転筒21bを回転させる駆動部である回転筒モータ21cと、を有する。
ケース21aは、遠心分離部の外郭を構成している。ケース21aの下部側周面には、送水路19と連結するケース入口21gが形成される。ケース21aの図2における上面には、送水路19と連結するケース出口21hが形成される。循環ポンプ20により送水路19を循環する洗濯水は、ケース入口21gからケース内へ流入し、ケース出口21hから送水路19へ流出する。
ケース21aの内部には、中空で円筒状の回転筒21bが設けられている。回転筒21bは、回転可能に構成されている。図2において、回転筒21bの下側端面には、循環ポンプ20により循環する洗濯水が、回転筒21b内に流入する回転筒入口21eが形成されている。回転筒入口21eは、回転筒21bの回転軸の外側にスリット状の孔が複数個(例えば、4個)形成されている。回転筒21bの上側端面の回転軸付近には、洗濯水が回転筒21b内から流出する回転筒出口21fが形成されている。回転筒21bの回転筒出口21fは、送水路19の開口位置に合わせて設けられている。送水路19、回転筒入口21e、および回転筒出口21fの開口面積は、ほぼ同等となるように形成される。
本実施の形態においては、回転筒入口21eは回転筒出口21fの下方に設けられ、遠心分離部21を通過する洗濯水は、図2の矢印Cのように、下から上に向けて流れる。
回転筒モータ21cは、ケース21aの外底部に設けられている。回転筒モータ21cと回転筒21bとは、シャフト21iにより連結されている。コントローラ22は、循環ポンプ20により送水路19を洗濯水が循環するのに合わせて回転筒21bを回転させる。回転筒21bの回転速度は、例えば、2000rpm〜4000rpmである。
図3において、回転筒21bの回転軸を中心とした直径D1は、回転筒入口21eと回転筒出口21fの最大径D2より大きく構成されている。このような構成とすることで、回転する回転筒21bの洗濯水に作用する遠心力は、回転軸から外側の内周面21dに向かうほど大きくなる。なお、回転筒21bの外面とケース21aの内面との隙間は、回転筒21bの回転に支障が生じない範囲で、洗濯水の流通が少なくなるようにできるだけ狭く構成される。
図5は、本実施の形態における洗濯機のブロック構成図である。
コントローラ22には、洗濯槽4に投入された洗濯物5の量を検知する布量検知部23の出力と、外槽1内に給水された洗濯水の量を検知する水量検知部24の出力と、洗濯槽4の回転駆動を検知する回転検知部25等の出力が入力される。コントローラ22は、操作表示部26により使用者が設定した洗濯コースに基づいて、モータ10、給水弁14、排水弁18、循環ポンプ20、後述する回転筒モータ21c等の駆動を制御し、洗濯運転を実行する。洗濯運転には、洗い、すすぎ、脱水等の各工程が含まれる。また、使用者が設定した運転設定は、操作表示部26に表示される。
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。
洗濯運転において、洗い工程は、洗剤が溶解した洗濯水が外槽1内に給水され、洗濯槽4の回転によって叩き洗いを行いながら洗濯物5の汚れが落とされる工程である。洗い工程に続いて、すすぎ工程が行われ、例えば、中間脱水1、すすぎ1、中間脱水2、すすぎ2、の各工程が行われる。そして、最後に脱水工程が実行される。
まず、使用者が、筐体2の前面に設けられた扉11を開いて開口部6から洗濯槽4に洗濯物5を投入する。次に、筐体2の前面上部に設けられている操作表示部26の電源スイッチ(図示せず)を入れ、スタートスイッチ(図示せず)を操作して洗濯運転を開始する。
洗濯運転の開始により、コントローラ22は、最初に、洗濯槽4内に投入された洗濯物5の量を布量検知部23によって検知する。洗濯物5の量は、洗濯槽4を低速で回転させたときにモータ10にかかるトルク量、または、モータ10の電流値等から検知される。
コントローラ22は、検知した洗濯物5の量に応じて洗い、すすぎ、脱水の各工程の時間および洗濯水の量を設定する。合わせて、洗濯物5の量に応じて予め設定された洗剤量を操作表示部26に表示する。使用者は、洗剤ケース15から洗剤投入部15aを引き出し、操作表示部26に表示された洗剤量の目安にしたがって洗剤を投入した後、洗剤投入部15aを洗剤ケース15内へ移動させる。
コントローラ22は、洗剤の投入が完了した頃を見計らって給水弁14を開く。給水弁14が開かれると、洗濯水が給水口13から洗剤ケース15に流入し、矢印Bに示されるように、投入されている洗剤を溶かしながら外槽1へ給水される。外槽1内の底部に溜まった洗濯水は、小孔9から洗濯槽4内に流入する。外槽1内に溜まった洗濯水は、水量検知部24で検知される。コントローラ22は、洗濯物5の量に応じて予め設定された所定量の洗濯水が給水されると給水弁14を閉じる。
コントローラ22は、給水が完了すると、モータ10を駆動して洗濯槽4を回転させ、洗濯槽4内の洗濯物5をバッフル8によって回転方向へ持ち上げられて上方から落下させる。これにより、洗濯槽4内の洗濯物5は、洗濯槽4の底面あるいは洗濯槽4の底に溜まっている洗濯物5に叩きつけられる。このようにして、洗剤による化学力と併せて、その機械力によって叩き洗いが行われる。洗濯物5が叩き洗いされる洗濯槽4の回転速度は、例えば、45rpmで、所定時間毎に反転し正逆回転駆動される。
コントローラ22は、洗い工程開始時に、循環ポンプ20を駆動させて、外槽1内の洗濯水を送水路19内で循環させる。また、コントローラ22は、回転筒モータ21cを駆動させ、 回転筒21bを回転させる。これにより、洗い工程中、外槽1内の洗濯水を循環させるとともに、洗濯水に含まれる水よりも比重の大きな異物を分離できる。
コントローラ22は、洗い工程を所定時間行うと、循環ポンプ20の動作を停止させた後、回転筒モータ21cの運転を停止させる。その後。コントローラ22は、排水弁18を開いて外槽1内の洗濯水を機外へ排水させる。排水が完了した後、すすぎ工程となり、中間脱水1に続いてすすぎ1が行われる。すすぎ工程においても、洗い工程と同様に外槽1内に所定量の洗濯水が給水され、洗濯槽4を回転させて洗濯物5のすすぎを行う。
最後に行われる脱水工程では、排水弁18が開かれて外槽1内の洗濯水が機外へ排出された後、モータ10により洗濯物5の入った洗濯槽4が高速に回転され、洗濯物5が脱水される。脱水工程が完了すると、コントローラ22は洗濯運転を終了する。
次に、遠心分離部21において洗濯水が浄化される作用について説明する。
洗い工程において、洗濯水は、汚れ物質などのさまざまな異物を含む。例えば、汚れ物質は、砂、繊維屑、髪の毛、角質汚れなどのように水より比重が重いもの、および、皮脂に代表される脂分などのように水より軽くても、糸屑などのように水より比重が重いものに付着するものなどがある。
洗い工程において、コントローラ22は、循環ポンプ20を駆動させる。循環ポンプ20が駆動されると、外槽1内の汚れ物質を含む洗濯水は、送水路19を通り、遠心分離部21に到達する。
遠心分離部21に到達した洗濯水は、回転筒入口21eから回転筒21b内に流入し、回転筒出口21fから流出する。このとき、コントローラ22は、回転筒モータ21cを駆動させて回転筒21bを回転させているので、洗濯水は、回転筒21b内を旋回しながら貫流する。回転筒入口21eは、回転筒21bよりも開口面積が狭いので、貫流する洗濯水が、回転筒入口21eから回転筒21b内に流入する際、洗濯水の貫流流速が遅くなる。また、回転筒21b内の洗濯水は、回転筒21bの回転により旋回するため、洗濯水含まれる比重の重い異物が、遠心力によって回転筒21bの内周面21dに向かう。このようにして、遠心分離部21を経由した洗濯水は、汚れ物質などの異物が分離された状態となっている。
また、遠心分離部21の回転筒21bでは、洗濯水が旋回しながら下から上に向かって通過する。このとき、洗濯水に洗剤によって生じる気泡や、循環ポンプ20のエアがみによって生じる気泡が回転筒21bに入ってくることがある。このような場合でも、まず、水より軽い気泡は、旋回流によって回転筒21bの中心部に集まり、さらに、上方へ浮上しようとする作用と、洗濯水が下から上に向かう流れとが相まって、回転筒出口21fから回転筒21b外へ容易に排出される。これによって、回転筒21b内に水より軽い気泡が留まることによって生じる回転筒21b内の水と気泡分布のアンバランスを防ぎ、回転筒21bを回転させるために必要なトルクの変動を最小限に抑えることができる。また、トルク変動によって生じる回転筒21bの回転速度変動も防ぐことができる。アンバランスによる回転筒21bの回転振動を防ぐことができるため、ケース21aの内周面と回転筒21bの外周面との間の隙間を狭くできる。これにより、筐体2内の空きスペースが限られており、ケース21aの大きさも制限される中で、回転筒21bをより大きく構成することができる。さらに、回転筒21b内に水より軽い気泡が留まることによって生じる回転筒21b内の流れの乱れがなくなる。これによって、洗濯水の水流の乱れにより一旦分離され保持された異物が洗濯水へ戻ってしまうことを防ぐことができる。
したがって、遠心分離部21は、遠心分離中に異物を回転筒21bの内周面21dに保持することができるとともに、一旦遠心力によって洗濯水から分離された異物が、回転筒21bを貫流する洗濯水に戻ることを防ぐことができる。そして、汚れ物質が洗濯物5を再汚染する等の不具合を防ぎ、洗濯機の洗浄力が向上する。
このようにして、遠心分離部21によって異物が取り除かれた洗濯水は、送水路19を通って外槽1に流入し、さらに、遠心分離部21と外槽1との間を循環して浄化が進行する。
内周面21dに集められた異物は、排水時に送水路19を循環時とは逆方向に流れる洗濯水の流れに乗って、排水弁18を介して機外へ排出される。これにより、浄化される洗濯水の一部を遠心分離中に捨てるような構成とする必要がない。
なお、洗濯水に含まれる異物の分離は、洗い工程のほか、すすぎ工程で実行することができる。すすぎ工程で洗濯物5から洗濯水に出た異物を遠心分離部21で分離することにより、すすぎ効果を高めることができる。すすぎ時は、洗剤に含まれる洗浄助剤のうち比重が水より重いゼオライトを除去することも可能であり、すすぎ性能が向上する。
以上のように、本実施の形態においては、筐体2と、筐体2内に弾性支持された外槽1と、外槽1内に回転可能に設けられた洗濯槽4と、洗濯槽4を回転駆動するモータ10と、外槽1内の洗濯水を循環させる送水路19と、送水路19に洗濯水を循環させる循環ポンプ20と、送水路19に設けられ、送水路19を流れる洗濯水に含まれる異物を遠心分離する遠心分離部21と、を備え、遠心分離部21は、外郭を構成するケース21aと、ケース21aの内部で回転する中空の回転筒21bと、を有し、ケース21aには、送水路19と接続され、洗濯水がケース21a内部を貫流するためのケース入口21gおよびケース出口21hが形成され、回転筒21bには、循環ポンプ20により循環する洗濯水が回転筒21bを貫流するための回転筒入口21eおよび回転筒出口21fが形成され、洗濯水が回転筒21b内を貫流する方向と回転筒21bの回転軸方向とが略一致するように構成されたものである。
この構成により、洗濯水は、回転筒21bを回転軸周りに旋回しながら貫流する。そして、洗濯水が回転筒21b内を貫流する際に、洗濯水に含まれる洗濯水よりも比重が重い物質が、遠心力によって回転筒21bの内周面21dに向かう。このため、洗濯水に含まれる汚れのうち、砂、繊維屑、髪の毛、角質汚れなどのように水よりも比重が重いもの、および、皮脂に代表される脂分などのように水よりも軽くても、糸屑などのように水よりも比重が重いものに付着するものが、洗濯水から分離され、洗濯水に含まれた洗濯物5特有の汚れ物質が除去される。
また、貫流より外側で回転筒21bの内周面21dより内側の回転筒21b内を満たす洗濯水は、回転筒21bの回転筒入口21eと回転筒出口21fが貫流で占められていることと、貫流部分よりも内周面21dに向かう遠心力が常時かかっていることによって、貫流部分の洗濯水とは殆ど混じり合うことがない。このため、遠心力により一旦、回転筒21bの内周面21dに向かった汚れ物質は、洗濯水同士の混じり合いによって貫流に戻ることが抑えられ、洗濯水は送水路19を循環するほど遠心分離部21によって浄化される。したがって、本発明の遠心分離部21を備えた洗濯機は、分離された汚れ物質が洗濯物5へ再付着することを防止して洗浄効果を高めることができる。
また、遠心分離部21は、遠心分離された異物を遠心分離中は回転筒21bの内周面21dに保持するように構成されたものである。この構成により、一旦遠心力によって洗濯水から分離された異物が、回転筒21bを貫流する洗濯水に戻ることを防止することができる。
また、遠心分離部21は、駆動部の回転筒モータ21cにより回転する回転筒21bの回転軸を中心とした直径が、回転筒21bの回転筒入口21eおよび回転筒出口21fの最大径よりも大きく構成されたものである。この構成により、回転筒21bの回転軸から外側の内周面21dに向かうほど遠心力は強まる。よって、回転筒21bを貫流する洗濯水から遠心力によって汚れ物質が内周面21dに近づくほど、汚れ物質はより強い遠心力で内周面21dに保持される。これによって、遠心分離部21は、分離された汚れ物質が回転筒21bを貫流する洗濯水に戻って洗濯物5に汚れが再付着する等の不具合を防ぐことができる。
また、遠心分離部21は、洗濯水が内部を下から上に向かって流れるように構成されたものである。この構成により、洗濯水に洗剤によって生じる気泡や、循環ポンプ20のエアがみによって生じる気泡が回転筒21bに入ってきた場合でも、回転筒出口21fから容易に回転筒21b外へ排出される。これによって、回転筒21b内に水より軽い気泡が留まることによって生じる回転筒21b内の水と気泡分布のアンバランスを防ぎ、回転筒21bを回転させるために必要なトルクの変動を最小限に抑えることができる。また、トルク変動によって生じる回転筒21bの回転速度変動も防ぐことができる。また、アンバランスによる回転振動を防ぐことができるため、回転筒21bをより大きく構成することができる。
また、コントローラ22が、循環ポンプ20の運転を停止させた後、回転筒21bの回転をさせる構成とする。これにより、回転筒21bの回転速度が下がり、回転筒21bの内周面に張り付いていた異物が、回転筒21b内を浮遊してケース出口21hから送水路19を流れ、洗濯槽4へ吐出することを防止できる。また、次のような作用効果も奏する。例えば、洗濯によって洗濯物5から洗い落されて洗濯水に出てきた汚れ物質は、一旦洗濯水から分離されたら戻ることがないため、分離された汚れ物質に対して、洗剤の界面活性剤が再び作用して消費されることを防ぐことができ、洗剤を効率的に使用して洗浄力を高めることができる。
加えて、汚れ物質が洗濯物5に再付着することを防止することができるので、洗い工程中に洗濯水を洗濯槽4と遠心分離部21とを循環させることが可能となり、ワンパスで洗濯水が遠心分離部21を通過する場合と比較して、より高い洗濯水の浄化効果が得られる。
また、一般的な液体サイクロンのように、浄化する水の一部を遠心分離中に捨てる必要がない。このため、洗剤を含む洗濯水が洗濯運転中に捨てられることがなく、洗濯水を補充する手間がかからない。これにより、洗剤濃度は低下しないとともに、使用水量が増加することもなく節水性が向上し、洗濯水を浄化しながら洗濯することが可能である。また、液体サイクロンのように、流入速度に依存することなく遠心力によって除去能力を高めることができるので、大型の循環ポンプを必要とせずに構成できる。
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2における洗濯機の概略構成図、図7は、本発明の実施の形態2における洗濯機の遠心分離部の拡大図である。
実施の形態2の特徴は、給水経路13bに遠心分離部121を設けることである。
以下に、遠心分離部121の構成を説明する。
図7において、ケース121aの上面には、ケース入口121gが形成されており、ケース121aの下部側周面には、ケース出口121hが形成されている。ケース入口121g及びケース出口121hは、給水経路13bと接続されている。
ケース121a内には、円筒形状で回転可能な回転筒121bが設けられている。図7における回転筒121bの上側端面には、水を回転筒121bへ流入される回転筒入口121eが形成されている。回転筒121bの下側端面には、回転筒121bから水を流出させる回転筒出口121fが形成されている。回転筒出口121fは、回転筒121b下側端面の回転軸の外側にスリット状の孔が複数(例えば、4個)形成されている。
ケース121aの外底部には、回転筒モータ121cが設けられている。回転筒モータ121cと回転筒121bとは、シャフト121iにより連結されている。
ケース121aの下側端面には、排水口126が形成されている。排水口126は、異物排出水路128の一端と連結している。図6に示すように、異物排出水路128の他端は、排水路17と連結している。異物排出経路128の排水口126付近には、排水弁127が設けられている。
他の構成は、実施の形態1と同じであり、同一の構成に同一の符号を付して、詳細な説明は実施の形態1のものを援用する。
上記構成における動作・作用を説明する。
使用者は、洗濯物5を洗濯槽4内に投入し、洗濯機の運転を開始させる。洗濯機の運転が開始すると、コントローラ22は、回転筒モータ21cを動作させて回転筒21bを回転させた状態で、給水弁14を開放し、洗濯槽4へ給水を行う。蛇口13aから給水口13、給水経路13bを流れた水道水は、遠心分離部121に流入する。遠心分離部121に流入した水道水は、遠心分離部121内で水よりも比重の重い異物が遠心分離される。よって、分離部121を通過した水は、鉄錆や泥などの汚れ物質が取り除かれた状態となっている。これにより、汚れ物質が取り除かれた清潔な水が、洗濯槽4内に給水されるので、洗浄効果を向上させることができる。なお、遠心分離部121により汚れ物質が遠心分離される作用は、実施の形態1と同様なので、説明を割愛する。
給水が完了すると、コントローラ22は、給水弁14を閉じ、洗い工程を実行させる。また、コントローラ22は、排水弁127を開放する。排水弁127が開放されると、遠心分離部121内に浮遊している異物は、図6の矢印Fのように流れ、異物排出経路128、排水路17を経由して、筐体2の外部へと排出される。
以上のように、本実施の形態においては、筐体2と、筐体2内に弾性支持された外槽1と、外槽1内に回転可能に設けられた洗濯槽4と、洗濯槽4を回転駆動するモータ10と、筐体2に設けられ、洗濯槽4及び外槽1内に水を供給する給水経路13bと、給水経路13bに設けられ、給水経路13bを流れる水に含まれる異物を遠心分離する遠心分離部121と、を備え、遠心分離部121は、外郭を構成するケース121aと、ケース121aの内部で回転する中空の回転筒121bと、を有し、ケース121aには、給水経路13bと接続され、水がケース21a内部を貫流するためのケース入口121gおよびケース出口121hが形成され、回転筒121bには、水が回転筒121b内を貫流するための回転筒入口121eおよび回転筒出口121fが形成され、水が回転筒121b内を貫流する方向と回転筒121bの回転軸方向とが略一致するように構成されたものである。
この構成により、蛇口13aから給水された水は、回転筒121b内を回転軸周りに旋回しながら貫流する。水が回転筒121b内を貫流する際に、水よりも比重が重い物質が、遠心力によって回転筒121bの内周面に向かう。このため、水に含まれる汚れのうち、砂、繊維屑、髪の毛、角質汚れなどのように水よりも比重が重いもの、および、皮脂に代表される脂分などのように水よりも軽くても、糸屑などのように水よりも比重が重いものに付着するものを、給水される水から分離除去される。よって、特に浄水設備の整っていない地域においても、清潔な水を洗濯槽4内へ給水できるので、洗濯物5の洗浄効果を高めることができる。
(実施の形態3)
図8は、本発明の実施の形態3における洗濯機の概略構成図、図9は、本発明の実施の形態3における洗濯機の要部ブロック図、図10は、本発明の実施の形態3における遠心分離部の拡大図である。
実施の形態3の特徴は、遠心分離部221を排水路17の排水弁18よりも下流側に設け、筐体2内の背面に、貯水槽229を設ける構成としたものである。
図8において、排水路17の排水弁18よりも下流側には、遠心分離部221が設けられている。排水路17の遠心分離部221よりも下流側には、三方弁232が設けられている。三方弁232の一方は、貯水槽229と連通する貯水路17aと接続されており、三方弁232の他方は、筐体2の外部に排水される第1の排水路17bと接続されている。三方弁232は、電磁弁で構成されている。三方弁232に通電がされていない状態では、三方弁232は、貯水路17a側の経路が閉じ、第1の排水路17b側の経路が開放された状態となる。三方弁232が通電されると、三方弁232は、第1の排水路17b側の経路が閉じ、貯水路17a側の経路が開放された状態となる。
貯水槽229と外槽1とは、水路230により連通されている。水路230には、貯水槽229内の水を外槽1へ給水する給水ポンプ231が設けられている。
貯水槽229の内底部には、排水口(図示せず)が形成される。排水口は、貯水槽229外部と連通する第2の排水路17cが接続されている。第2の排水路17cには、排水弁233が設けられている。
以下、本実施の形態の遠心分離部221の構成を説明する。
遠心分離部221は、ケース221aと、中空の回転筒221bと、回転筒221bを
回転させる駆動部である回転筒モータ221cと、を有する。
図10において、ケース221aの上部側周面には、ケース入口221gが形成されており、ケース221aの下側端面には、ケース出口221hが形成されている。ケース入口221g及びケース出口221hは、排水路17と連結している。
ケース221a内には、回転可能な中空円筒状の回転筒221bが設けられている。
回転筒221bの上側端面には、洗濯水を回転筒221b内へ流入させる回転筒入口221eが形成されている。回転筒入口221eは、回転筒221b上面の回転軸の外側にスリット状の孔を複数(例えば、4個)設けて形成されている。回転筒221bの下側端面には、回転筒221b内の洗濯水を回転筒221b外へ流出させる回転筒出口221fが形成されている。
ケース221aの上面には、回転筒モータ221cが設けられている。回転筒モータ221cは、シャフト221iにより回転筒221bと連結されており、回転筒モータ221cを回転駆動させることにより、回転筒221bが回転する。
他の構成は、実施の形態1と同じであり、同一の構成に同一の符号を付して、詳細な説明は実施の形態1にものを援用する。
上記構成における、動作・作用を説明する。
濯ぎ工程終了後、コントローラ22は、遠心分離部221の回転筒モータ21cを作動させて回転筒21bを回転させた状態で、排水弁18を開ける。排水弁18が開放されると、外槽1内の洗濯水は、矢印G1方向へ送水路19及び排水路17を流れ、遠心分離部221に流入する。遠心分離部221に流入した洗濯水は、遠心分離により水よりも比重の重い異物が分離される。遠心分離部221を通過した洗濯水は、鉄錆や泥などの異物が除去されて比較的清潔な状態となっている。なお、遠心分離部221により汚れ物質が遠心分離される作用は、実施の形態1と同様なので、説明を割愛する。
なお、排水時において、コントローラ22は、所定時間が経過するまで、三方弁232に通電を行う。上述のように、三方弁232が通電されている状態では、三方弁232は、貯水路17a側の経路が開放されるため、遠心分離部221を通過した比較的清潔な洗濯水は、貯水槽229へ流入し、貯水槽229に貯水される。
所定時間経過後、コントローラ22は、三方弁232への通電を止める。三方弁232が通電されていない状態では、三方弁232は、第1の排水路17b側の経路が開放されるため、遠心分離部221を通過した洗濯水は、筐体2外に排水される。
上記制御により、遠心分離された比較的清潔な洗濯水を貯水槽229に貯水できるとともに、遠心分離部221内に分離された汚れ物質を排水することができる。
なお、三方弁232への通電時間は、貯水槽229内の水位、及び、外槽1の水位等から決定される。上記構成とすることにより、必要な水量を貯水槽229に貯水できる。
次回の洗濯が開始される際、コントローラ22は、給水ポンプ231を駆動させる。これにより、貯水槽229に貯水された洗濯水は、水圧で水路230を矢印G2方向に流れ、外槽1内へ給水できる。これにより、蛇口13aからの水道水の給水量を削減できるため、節水効果を得ることができる。
貯水槽内の水を排水する際は、コントローラ22は、排水弁233を開放する。排水弁233が解放することにより、貯水槽内の水は、第2の排水路17cを流れて排水される。
なお、貯水槽229には、貯水された洗濯水を除菌したり、菌の繁殖を抑制したりする構成を設けると好ましい。洗濯水を除菌する構成としては、例えば、オゾン生成装置を設け、オゾンを放出して除菌する方法や、洗濯水中から皮脂成分等を吸着除去する吸着体を設ける方法、紫外線を照射することにより除菌する方法などが挙げられる。このような構成とすることで、貯水槽229内に長期間貯水する場合でも、菌の繁殖を抑制できる。
以上のように、本実施の形態においては、筐体2と、筐体2内に弾性支持され、底部に排水口16を有する外槽1と、外槽1内に回転可能に設けられた洗濯槽4と、洗濯槽4を回転駆動するモータ10と、排水口16に接続され、外槽1内の洗濯水を排水する排水路17と、排水路17を流れる洗濯水に含まれる異物を分離する遠心分離部221と、を備え、遠心分離部221は、外郭を構成するケース221aと、ケース221aの内部で回転する中空の回転筒221bと、を有し、ケース221aには、排水路17と接続され、洗濯水がケース内部を貫流するためのケース入口221gおよびケース出口221hが形成され、回転筒221bには、洗濯水が回転筒221b内を貫流するための回転筒入口221eおよび回転筒出口221fが形成され、洗濯水が回転筒221b内を貫流する方向と回転筒221bの回転軸方向とが略一致するように構成されたものである。
この構成により、排水路17を流れる洗濯水が、回転筒221bの回転軸周りを旋回しながら貫流する。そして、洗濯水が回転筒221b内を貫流する際に、水よりも比重が重い物質が、遠心力によって回転筒221bの内周面に向かう。このため、洗濯水に含まれる汚れのうち、砂、繊維屑、髪の毛、角質汚れなどのように水よりも比重が重いもの、および、皮脂に代表される脂分などのように水よりも軽くても、糸屑などのように水よりも比重が重いものに付着するものを、排水される水から分離除去できる。
また、排水路17と接続される貯水槽229を備え、貯水槽229内の洗濯水を次回の洗濯で再利用するように構成する。これにより、汚れ成分を取り除いた使用後の洗濯水を次回の洗濯で利用できるので、節水効果が得られる。
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1〜3を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態1〜3で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
実施の形態1〜3では、ケース入口21gとケース出口21hのいずれか一方が、ケース21aの側周面に形成された構成で説明したが、本発明はこの構成に限られない。ケース21aの下側端面にケース入口21gを形成し、ケース21aの上側端面にケース出口21hを形成する構成であってもよい。このような構成とすることにより、ケース21aへの流入方向と、ケース21aからの流出方向とが略一致するので、ケース21aを流れる際の水流の抵抗が少なくでき、水流の勢いを維持することができる。
実施の形態1〜3では、回転筒モータ21cにより回転筒21bが回転する構成を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、回転筒21bに、羽状の水受け部を設け、回転筒21b内へ流入する水が水受け部を回転させることにより、回転筒が回転する構成としてもよい。このような構成とすることで、回転筒モータ21cが不要となるので、低コストで遠心分離部を構成できる。
実施の形態1〜3では、回転筒21bの一例として、送水路19、回転筒入口21e、および回転筒出口21fの開口面積が、同等となる構成で説明したが、本発明はこれに限られない。回転筒出口21fの方が、回転筒入口21eよりも開口面積が大きくてもよいし、回転筒入口21eの方が、回転筒出口21fよりも開口面積が大きくてもよい。
実施の形態1〜3では、回転筒21bの内周面に、回転筒21b内の異物を保持する保持部材を設けてもよい。保持部材は、例えば、網目状のフィルタなどである。このような構成とすることで、回転筒21bの回転速度が下がり、回転筒21bの内周面に張り付いていた異物が、遠心力の影響をあまり受けない状況となった場合でも、異物が回転筒21b内を浮遊してケース出口21hから送水路19を流れ、洗濯槽4へ吐出することを防止できる。
実施の形態3では、濯ぎ工程後の排水液を遠心分離部221で遠心分離する構成を説明したが、本発明はこれに限定されず、洗い工程後の排水液を遠心分離部221で遠心分離し、貯水槽229内へ貯水させる構成としてもよい。このような構成とすることにより、洗剤成分を多く含んだ洗濯水を貯水槽229に貯水できるので、次回の洗濯時に、洗浄効果を向上させることができる。
実施の形態3では、貯水槽229の一例として、筐体2内部の背面に配設する構成を説明した。貯水槽229は、排水された洗濯水を貯水する構成であれば、どの位置に設けられていてもよい。例えば、外槽1の下方に設けられていてもよいし、筐体2の外部に設けられていてもよい。
なお、実施の形態1〜3に示す遠心分離部を組み合わせて洗濯機を構成してもよい。例えば、送水路19に遠心分離部21を設けるとともに、排水路17に遠心分離部221を設けてもよい。このような構成とすることで、洗濯及び濯ぎ中の洗濯水から汚れ物質を取り除き、洗浄効果を向上させることができる。また、使用後の洗濯水に含まれる汚れを取り除いて貯水槽229へ貯水し、次回の洗濯で再利用することもできるので、節水効果が得られる。
実施の形態1〜3では、洗濯機の一例として、ドラム式洗濯機の構成を説明したが、本発明はこれに限定されず、縦型洗濯機であってもよい。
なお、上記の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。