JP2018149145A - 脱水機 - Google Patents

Abstract

【課題】バランサー装置を小型化するとともに対環境性を向上させ、脱水振動を抑制でき、対環境性にも優れた脱水機を提供する。【解決手段】衣類等の洗濯物を収容する回転槽３４と、回転槽３４を回転駆動するモータ３６と、回転槽３４に配設されたバランサー装置４４とを備え、バランサー装置４４は、バランサーケース４４ａと、バランサーケース４４ａ内に収容された液体４４ｂとを有し、液体４４ｂを炭酸カリウム水溶液としたことによって、バランサー装置４４を小型化するとともに対環境性を向上させ、脱水振動を抑制でき、対環境性にも優れた脱水機を実現することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸を有する回転槽内に収容された衣類を遠心脱水する脱水機に関する。

従来、家庭用の洗濯機あるいは洗濯乾燥機に用いられる脱水機は、回転槽の上部に、洗回転槽内の衣類の偏在に起因する脱水動作時のアンバランスを補正する流体バランサーを備えている（例えば、特許文献１および２参照）。

特開平６−５４９９３号公報（特許文献１）には、塩化ナトリウム水溶液が流体バランサー内に収容された２槽式洗濯機における脱水槽が開示されている。また、特開平１−２８８２９６号公報（特許文献２）には、塩化カルシウム水溶液が流体バランサー内に収容された全自動洗濯機における洗濯槽兼脱水槽が開示されている。

特開平６−５４９９３号公報 特開平１−２８８２９６号公報

流体バランサーのアンバランス補正力は内部に収容される液体の重量に依存する。そのため、流体バランサーは、比重が大きい液体を使用すると、同容積でもアンバランス補正力を高くすることができる。また、同じアンバランス補正力でよければ、流体バランサーの容積を小さくすることができる。流体バランサーの容積を小さくすることができれば、脱水機本体を小さくできたり、流体バランサーを薄くすることで回転槽の開口部を大きくできたりするなどのメリットがある。

しかしながら、従来の脱水機においては、流体バランサー内には、塩化ナトリウム水溶液もしくは塩化カルシウム水溶液が収容されていた。塩化ナトリウム水溶液の比重は最大１．２０程度、塩化カルシウムの比重は１．３５程度である。塩化ナトリウムもしくは塩化カルシウムの水溶液の比重では、流体バランサーの容積を十分に小さくできないという課題があった。

また、塩化ナトリウムもしくは塩化カルシウムは、溶解性に限度があり、高濃度な水溶液を得ることが困難である。例えば、塩化カルシウムの場合、４０ｗｔ％の水溶液では、室温で完全に溶解させることができない。このため、流体バランサー内の液体の比重を高めることに限界があり、流体バランサーのアンバランス補正力を高めることができなかった。

また、塩化ナトリウムもしくは塩化カルシウムは、流体バランサーの内部流体として使用される場合、濃度が高すぎると低温で析出が生じる。生産時に濃度がバラつき、未溶解の粉末が流体バランサー内に残留するなどの問題を回避するため、実際には、より低い濃度で使用されることが多い。これによって、流体バランサー内の内部流体の比重が低下し、アンバランス補正力の確保あるいは流体バランサーの小型化がさらに困難となるという課題があった。

前記従来の課題を解決するために、本発明の脱水機は、衣類等の洗濯物を収容する回転槽と、前記回転槽を回転駆動する駆動部と、前記回転槽に配設されたバランサー装置とを備え、前記バランサー装置は、外郭と、前記外郭内に収容された液体とを有し、前記液体を炭酸カリウム水溶液としたものである。

炭酸カリウム水溶液の比重は、最大１．５０程度である。したがって、本発明の脱水機は、上記の構成によって、従来使用されていた塩化ナトリウムや塩化カルシウムに比べて、バランサー装置のアンバランス補正力をより高くすることができる。それによって、バランサー装置の小型化を図ることができる。また、回転槽の開口部を大きくして、衣類等の回転槽に対する出し入れの使い勝手を向上させることができる。

本発明の脱水機は、低温等の使用環境も考慮した上で、バランサー装置内に収容される液体の比重を高めることができる。これによって、アンバランス補正力を維持したままバランサー装置の容積を小さくすることができる。したがって、バランサー装置を小型化するとともに対環境性を向上させ、脱水振動を抑制でき、対環境性にも優れた脱水機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における洗濯機の縦断面図 同洗濯機のバランサー装置の縦断面図 同洗濯機のバランサー装置内の液体のデータを示す図 本発明の実施の形態２における洗濯機のバランサー装置内の液体のデータを示す図

第１の発明の脱水機は、衣類等の洗濯物を収容する回転槽と、前記回転槽を回転駆動する駆動部と、前記回転槽に配設されたバランサー装置とを備え、前記バランサー装置は、外郭と、前記外郭内に収容された液体とを有し、前記液体を炭酸カリウム水溶液としたものである。この構成によって、従来使用されていた塩化ナトリウムや塩化カルシウムに比べて、バランサー装置のアンバランス補正力をより高くすることができる。それによって、バランサー装置の小型化を図ることができる。また、回転槽の開口部を大きくして、衣類等の回転槽に対する出し入れの使い勝手を向上させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記炭酸カリウム水溶液は、炭酸カリウムの濃度が４５ｗｔ％以下であることを特徴とするものである。本発明に使用される炭酸カリウム水溶液の場合、従来使用されていた塩化ナトリウムや塩化カルシウムにおいては濃度３５ｗｔ％が限度であった凍結や過熱・過冷却といった問題が、濃度４５ｗｔ％まで生じない。しかしながら、本発明に使用される炭酸カリウム水溶液であっても、濃度４５ｗｔ％を超えると、低温時の凍結や過熱・過冷却といった問題が発生する可能性がある。本発明は、上記構成とすることによって、低温時の凍結や過熱・過冷却といった問題の発生を確実に防止しつつ、バランサー装置内の液体の比重を高めることができる。これによって、バランサー装置のアンバランス補正力をより高くし、かつ、バランサー装置の小型化を図ることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記バランサー装置の外郭は、金属で構成されたものである。この構成によって、炭酸カリウム水溶液が空気中などの二酸化炭素と反応して炭酸水素カリウムを析出してバランサー装置内に沈殿し、それによってアンバランスが引き起こされることを防止することができる。また、上記化学反応は炭酸カリウム水溶液の濃度が高いほど発生しやすいが、この化学反応を完全に防止すること
ができる。したがって、炭酸水素カリウムの析出沈殿に対する配慮を必要とせずにバランサー装置内の液体の比重を高めることができる。これによって、バランサー装置のアンバランス補正力をより高くし、かつ、バランサー装置の小型化を図ることができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれかの発明において、前記バランサー装置の外郭は、前記炭酸カリウム水溶液に接する部分がステンレスで構成されたものである。この構成によって、ステンレスは樹脂よりも強度が高いため、樹脂より薄い材料でバランサー装置の外郭を形成することができ、バランサー装置を小型化できる。また、バランサー装置内部の液として従来の塩化ナトリウム水溶液や塩化カルシウム水溶液を使用する場合、それらはステンレスに対する腐食性が高いため、腐食に耐えるためにステンレスの厚みを厚くする必要があった。本発明で使用される炭酸カリウム水溶液はステンレスに対する腐食性が低いため、薄いステンレスを使用でき、バランサー装置の小型化が可能となる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれかの発明において、前記バランサー装置の液体は、前記炭酸カリウム水溶液にリン酸を含ませたものである。この構成によって、バランサー装置に収容される液体を、炭酸カリウム単独の水溶液より高い１．５４程度の比重にすることができる。これによって、バランサー装置のアンバランス補正力をより高くし、かつ、バランサー装置をさらに小型化することができる。また、リン酸水素二カリウム単独の水溶液では、脱水機の通常の使用範囲の温度で凍結してしまう。本発明のように、炭酸カリウム水溶液にリン酸水素二カリウムのようなリン酸を含ませることによって、凍結を防止し、凍結によるアンバランスの発生を防止することができる。

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）
本発明の脱水機について、回転槽を高速回転させて衣類の脱水を行う洗濯機を例示して説明する。図１は、本発明の実施の形態１における洗濯機の縦断面図である。

本発明の実施の形態１における洗濯機は、図１に示されるように、回転槽３４と、回転槽３４を内包する外槽３３と、外槽３３の底部に配設され回転槽３４を回転駆動する駆動部であるモータ３６と、外槽３３を防振支持する防振装置であるサスペンション装置３２とを備えている。回転槽３４上方に円環状の流体バランサーであるバランサー装置４４が配設されている。

図１に示されるように、洗濯機本体３１は、防振装置である４本のサスペンション装置３２（図示は１本）によって外槽３３を外槽３３の下方側で吊り下げている。サスペンション装置３２は、ダンパ部３２ａとバネ部３２ｂとを棒材３２ｃで連結一体化したものである。ダンパ部３２ａは外槽３３を吊り下げる位置に設け、バネ部３２ｂは棒材３２ｃの途中に引っ張りバネとして構成されている。

また、外槽３３には、側面外側に垂直方向の複数本のリブ（図示せず）が設けられている。これによって、外槽３３の剛性を向上させ、水平方向のたわみを抑制している。

回転槽３４は、上部に開口部４３を有し、有底円筒形状に金属材料のステンレス材で形成されている。回転槽３４は、脱水槽と洗濯槽とを兼ねるものである。回転槽３４は、外槽３３内に回転自在に配設され、内底部に攪拌翼３５が設けられている。モータ３６が、外槽３３の底面外側に設けられている。モータ３６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。モータ３６は、減速機構３７を介して、攪拌翼３５および回転槽３４を、略鉛直な回転軸まわりに回
転駆動させる駆動部である。

洗濯水供給部３８は、回転槽３４内に水道水を給水する。水位検知部３９は、外槽３３内の洗濯水の水位を検知する。排水部４０は、外槽３３内の洗濯水を排水する。

制御装置４１が、洗濯機本体３１の背面に設けられている。操作表示部４２が、洗濯機本体３１の上面に設けられている。制御装置４１は、使用者によって操作表示部４２から入力された設定内容に基づいて、モータ３６、洗濯水供給部３８、排水部４０などを制御して、洗い、すすぎ、脱水の各工程を逐次実行する。記憶部（図示せず）は、制御装置４１による逐次制御に必要なデータを記憶している。布量検知部（図示せず）は、回転槽３４内の洗濯物（衣類）の量を検知し、検知された洗濯物量を制御装置４１に出力する。衣類の出し入れは回転槽３４の上方の開口部４３から行われる。

回転槽３４は、脱水工程において、濡れた衣類が収容された状態で高速回転される。衣類は回転槽３４内に不均一に偏在した状態で収容されている。したがって、回転槽３４が高速で回転されると、アンバランス状態となって、振動が発生する。この衣類のアンバランス状態を打ち消すためのバランサー装置４４が、回転槽３４の上部の開口部４３に配設されている。

バランサー装置４４について、図を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における洗濯機のバランサー装置の縦断面図である。図２に示されるように、バランサー装置４４は、バランサーケース４４ａと内部に封入された液体４４ｂとで構成される円環状の流体バランサーである。バランサー装置４４の内周部の径によって開口部４３の開口径がほぼ規定されている。バランサー装置４４のバランサーケース４４ａの外郭はステンレスで構成されている。ステンレスは樹脂と比較して、強度が高いため、外郭の厚みを薄くすることができる。これによって、本実施の形態におけるバランサー装置４４は、同一アンバランス補正力を有する従来の外郭が樹脂製のバランサー装置に比べ、半径方向の幅が従来と比べて薄型化しており、衣類の取り出し口であるバランサー装置４４の内径、すなわち回転槽３４の上部の開口部４３の開口径が、従来に比べ大きくなっている。

図３は、本実施の形態におけるバランサー装置内の液体のデータを示す図である。図３において、各濃度の炭酸カリウム水溶液のデータと、比較のために、従来使用されている塩化カルシウム水溶液のデータとが示されている。

本実施の形態におけるバランサー装置４４には、バランサー装置４４内の液体４４ｂとして、濃度４０ｗｔ％の炭酸カリウム水溶液が収容されている。従来の塩化カルシウムは、溶解性の限度が低く、濃度３５ｗｔ％の塩化カルシウム水溶液が実用上の限度であった。濃度４０ｗｔ％の炭酸カリウム水溶液の比重は約１．４１であり、比重が約１．３５である濃度３５ｗｔ％の塩化カルシウム水溶液を使用した場合に比べて、バランサー装置４４内の液体４４ｂの体積を約４％低減できる。

これによって、本実施の形態におけるバランサー装置４４は、バランサー装置４４のアンバランス補正力を従来と同等に確保するという条件においては、液体４４ｂの体積低減に応じた割合で、バランサー装置４４の径方向の厚さを薄くすることができる。したがって、バランサー装置４４を小型化することができる。また、バランサー装置４４の内径すなわち開口部４３の開口径を、従来に比べ大きくすることができる。

なお、炭酸カリウム濃度が高い方が、液体４４ｂの比重が高く、バランサー装置４４の小容積化という点で効果的である。従来の塩化カルシウム水溶液は３５ｗｔ％が限度であったのに対し、炭酸カリウム水溶液は４７ｗｔ％程度まで濃度を高めることが可能である
。しかし、炭酸カリウム水溶液は、濃度５０ｗｔ％でほぼ飽和溶解となるため、それ以上の濃度では低温時に沈殿が生じるなどの問題が発生する。したがって、本実施の形態におけるバランサー装置４４のように、濃度４０ｗｔ％程度とすることが現実的であり、好ましい。

図３に示されるように、３５ｗｔ％以上の濃度であれば、塩化カルシウム水溶液と同等かそれ以上の比重の炭酸カリウム水溶液が得られる。

また、本実施の形態で使用される炭酸カリウム水溶液は、凍結性に関しても優れた特性を有している。図３に示された表中の凍結性の欄においては、−１３℃で保持しても凍結せず、他の点でも特に問題がなかった場合、○と表示されている。濃度４７ｗｔ％では、−１３℃で部分的に凍結が発生したが、濃度４５ｗｔ％以下の場合は、なんら問題が発生しなかった。

加えて、バランサー装置内の液体については、過熱および過冷却現象の発生に対し留意する必要がある。

バランサー装置内の液体に対して過熱現象が発生すると、液体が、本来有する融点以上の温度になっても融解せずに凍結状態が維持される。例えば、脱水機を寒冷地で使用する際に、夜間にバランサー装置内の液体が凍結し、その後、日中に融点以上の気温になってから衣類の脱水がおこなわれた場合、バランサー装置内の液体は凍結状態が維持された状態である恐れがある。この場合、バランサー装置内で液体が片寄った状態で凍結する。このような状態になると、バランサーとして機能しないだけでなく、逆にアンバランスを引き起こすという問題が発生する。

また、バランサー装置内の液体に対して過冷却現象が発生した場合は、運転開始時にバランサー装置内の液体が凍結していないことを確認してから脱水機の運転を開始しても、運転中に急激に凍結する可能性がある。そうすると、バランサー装置内の液体は特定の状態で凍結して動かなくなる。このような状態になると、バランサーとして機能せず、逆にアンバランスを引き起こすという問題が発生する。

本実施の形態のバランサー装置４４は、内部に収容する液体４４ｂとして炭酸カリウム水溶液を使用したことにより、濃度４５ｗｔ％以下ではこのような問題は発生しない。したがって、本実施の形態のバランサー装置４４は、容易に凍結せず、過熱および過冷却現象の発生に対しても優れたアンバランス補正力を維持することができる。

また、本実施の形態で使用される炭酸カリウム水溶液は、腐食性に関しても優れた特性を有している。図３に示された表中の腐食性の欄には、液中にＳＵＳ４３０のテストピースを浸漬し、液中にさびが析出あるいは沈殿した場合に、×と表示されている。従来の塩化カルシウムでは、３日程度で錆が発生したのに対し、本実施の形態で使用される炭酸カリウムでは６０日以上、錆は発生しなかった。このように、炭酸カリウムによってステンレスが腐食されることがない。したがって、本実施の形態のバランサー装置４４は、バランサーケース４４ａの外郭として、従来に比べ薄いステンレスを使用することができ、小型化が可能となる。

また、本実施の形態のバランサー装置４４は、外郭をステンレスで構成することによって、バランサー装置４４内部に二酸化炭素が透過、進入するのを防ぐことができる。バランサー装置内に二酸化炭素が透過、進入すると、次の化学式で示されるような反応が起こり、炭酸水素カリウムが生成される恐れがある。
Ｋ_２ＣＯ_３＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→２ＫＨＣＯ_３

炭酸水素カリウムは、炭酸カリウムに比べ溶解度が低いため、濃度が高いと析出する恐れがある。バランサー装置内の液体で析出が生じると、脱水機の脱水回転時に遠心分離され、バランサーケース内で不均一に固着して、アンバランスを引き起こす恐れがある。

バランサーケースの外郭が樹脂製の場合、ステンレスなどの金属の場合と異なり、二酸化炭素が透過する。したがって、炭酸水素カリウムの生成を防ぐためには、十分な厚みを持たせる必要がある。本実施の形態のバランサー装置４４は、バランサーケース４４ａの外郭を構成する部材をステンレスなどの金属とすることによって、バランサーケース４４ａの外郭の材料を薄くし、小型化することができる。

なお、バランサー装置内部への二酸化炭素の透過および進入は、大気中の二酸化炭素のほかに、洗浄用の溶媒として液体二酸化炭素や超臨界二酸化炭素を用いた脱水機において、より重要な課題である。このような脱水機においては、バランサー装置周囲の二酸化炭素濃度がより高くなるため、バランサーケースの外郭に金属を使用して二酸化炭素の透過、進入を防ぐことは重要である。

また、炭酸カリウム水溶液は、必ずしも炭酸カリウムを水に溶解したものである必要はない。本発明の炭酸カリウム水溶液とは、主要成分として、炭酸イオンとカリウムイオンを含む水溶液である。例えば、炭酸水溶液と水酸化カリウム水溶液を混合して、炭酸イオンとカリウムイオンを含む水溶液としたものであっても良い。

また、バランサー装置は、回転槽の開口部にだけ設置されてもよいし、回転槽の開口部と底部外側の両方に設置されてもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における洗濯機について、図を用いて説明する。洗濯機の基本的な構成およびバランサー装置の構成は、図１および図２を用いて説明された本発明の実施の形態１における洗濯機およびそのバランサー装置と同じであり、詳細な説明を省略する。

本実施の形態における洗濯機は、バランサー装置内の液体の炭酸カリウム水溶液にリン酸を含有させたことを特徴とする。

図４は、本実施の形態におけるバランサー装置内の液体のデータを示す図である。図４に、本実施の形態におけるバランサー装置で使用されているリン酸を含む炭酸カリウム水溶液の組成、凍結性、比重を示す。凍結性の欄においては、−１３℃で凍結した場合は×と表示され、凍結しなかった場合は○と表示されている。

サンプル番号１〜３に示されるリン酸水素二カリウム単独の水溶液は、濃度を上げることで比重は高くなるものの、−１３℃の環境においては凍結するため、バランサー装置に使用する液体として不適切である。

炭酸カリウム濃度３０ｗｔ％に対してリン酸水素二カリウムを含ませたサンプルがサンプル番号４〜６として示されている。また、炭酸カリウム濃度４０ｗｔ％に対してリン酸水素二カリウムを含ませたサンプルがサンプル番号７〜９として示されている。これらのデータによれば、例えば、サンプル番号５あるいは８に示されるように、炭酸カリウムとリン酸水素二カリウムを適切な割合で混ぜることによって、凍結しにくく、しかも、炭酸カリウム単独の水溶液よりも高い比重の水溶液を実現することができる。このような水溶液をバランサー装置４４の内部の液体４４ｂとして使用することによって、バランサー装
置４４を小型化することができる。

なお、本実施の形態においては、リン酸源としてリン酸水素二カリウムを添加したが、リン酸あるいはリン酸カリウムなど他の物質を添加して構成しても良い。

以上のように、本発明にかかる脱水機は、バランサー装置を小型化できるので、脱水機を小さくしたり、衣類の取り出し口を大きくしたりしつつ、脱水振動を抑制することができる。したがって、脱水機のみならず、同様の脱水機能を備えた洗濯機や洗濯乾燥機等にも適用できる。また、回転槽が縦方向に配置されたものに限らず、回転槽が斜めや水平に配置された脱水機、洗濯機および洗濯乾燥機等にも適用できる。

３１ 洗濯機本体
３２ サスペンション装置
３３ 外槽
３４ 回転槽
３５ 攪拌翼
３６ モータ（駆動部）
３７ 減速機構
３８ 洗濯水供給部
３９ 水位検知部
４０ 排水部
４１ 制御装置
４２ 操作表示部
４３ 開口部
４４ バランサー装置
４４ａ バランサーケース
４４ｂ 液体

Claims (5)

1. 衣類等の洗濯物を収容する回転槽と、前記回転槽を回転駆動する駆動部と、前記回転槽に配設されたバランサー装置とを備え、前記バランサー装置は、外郭と、前記外郭内に収容された液体とを有し、前記液体を炭酸カリウム水溶液としたことを特徴とする脱水機。
2. 前記炭酸カリウム水溶液は、炭酸カリウムの濃度が４５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の脱水機。
3. 前記バランサー装置の外郭は、金属で構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の脱水機。
4. 前記バランサー装置の外郭は、前記炭酸カリウム水溶液に接する部分がステンレスで構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱水機。
5. 前記バランサー装置の液体は、前記炭酸カリウム水溶液にリン酸を含ませたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱水機。

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