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課題

交流電源電圧が異常に高い場合にも、速やかにこれを検知し、構成要素である整流平滑回路インバータなどに過電圧あるいは過電流が発生することを防ぎ、安全に処理できるようにする。

解決手段

交流電源11に接続した整流平滑回路12の出力にインバータ14を接続し、インバータ14の出力に電動機7を接続する。整流平滑回路12の出力電圧電圧検知回路15により検知し、電圧検知回路15の出力が所定値以上である場合に判定手段により異常判定を行うよう構成したものである。

概要

背景

特開平5−137875号に示されている従来の技術における電気洗濯機は、電流検出器によって洗濯運転中の直流ブラシレスモータに流れる電流を検出し、それが所定値よりも多い場合に、直流ブラシレスモータへの印加電圧下げ、直流ブラシレスモータおよび撹拌翼アジテータ)の回転数を低下させ、直流ブラシレスモータへの通電時間を短くして回転角度を小さくし、また撹拌翼が右回転から左回転するまでの間の直流ブラシレスモータの停止時間を長くするなどすることにより、水流設定値よりも弱いものに変更し、直流ブラシレスモータでの消費電流値を小さくするものであった。

また、洗濯時間を増加させ、洗濯の性能確保を行うものであった。これによって、同時に他の電気製品を使用しても家庭における電気容量オーバーすることを防いでブレーカなどが遮断しないようにしていた。

概要

交流電源電圧が異常に高い場合にも、速やかにこれを検知し、構成要素である整流平滑回路インバータなどに過電圧あるいは過電流が発生することを防ぎ、安全に処理できるようにする。

交流電源11に接続した整流平滑回路12の出力にインバータ14を接続し、インバータ14の出力に電動機7を接続する。整流平滑回路12の出力電圧電圧検知回路15により検知し、電圧検知回路15の出力が所定値以上である場合に判定手段により異常判定を行うよう構成したものである。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
7件

この技術が所属する分野

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請求項1

交流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に異常判定を行う判定手段とを備えた電気洗濯機

請求項2

判定手段は、交流電源が接続された直後の電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に異常判定を行うようにした請求項1記載の電気洗濯機。

請求項3

交流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定を行う判定手段とを備えた電気洗濯機。

請求項4

判定手段は、電動機の駆動前の交流電源の電圧近辺での電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定を行うようにした請求項3記載の電気洗濯機。

請求項5

判定手段は、電動機の駆動中の交流電源の零電圧近辺での電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定を行うようにした請求項3記載の電気洗濯機。

請求項6

交流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電動機の駆動前と駆動中の前記電圧検知回路の出力を比較して異常判定を行う判定手段とを備えた電気洗濯機。

請求項7

判定手段は、電動機の駆動前の電圧検知回路の出力と駆動中の電圧検知回路の出力の差が所定値以上である場合に異常判定を行うようにした請求項6記載の電気洗濯機。

請求項8

判定手段は、電動機の駆動前の電圧検知回路の出力と駆動中の電圧検知回路の出力の比が所定値以上である場合に異常判定を行うようにした請求項6記載の電気洗濯機。

請求項9

判定手段は、交流電源の零電圧近辺で、電動機の駆動前および駆動中の電圧検知回路の出力電圧を用いて異常判定を行うようにした請求項6〜8のいずれか1項に記載の電気洗濯機。

技術分野

0001

本発明は、家庭用などに使用される電気洗濯機に関するものである。

背景技術

0002

特開平5−137875号に示されている従来の技術における電気洗濯機は、電流検出器によって洗濯運転中の直流ブラシレスモータに流れる電流を検出し、それが所定値よりも多い場合に、直流ブラシレスモータへの印加電圧下げ、直流ブラシレスモータおよび撹拌翼アジテータ)の回転数を低下させ、直流ブラシレスモータへの通電時間を短くして回転角度を小さくし、また撹拌翼が右回転から左回転するまでの間の直流ブラシレスモータの停止時間を長くするなどすることにより、水流設定値よりも弱いものに変更し、直流ブラシレスモータでの消費電流値を小さくするものであった。

0003

また、洗濯時間を増加させ、洗濯の性能確保を行うものであった。これによって、同時に他の電気製品を使用しても家庭における電気容量オーバーすることを防いでブレーカなどが遮断しないようにしていた。

発明が解決しようとする課題

0004

このような従来の構成の電気洗濯機は、洗い運転中に負荷量の変動などが原因で、直流ブラシレスモータに流れる電流が大となった場合に、装置に過大な電流が流れることを防ぎ、また消費電流値をオーバーさせないようにするものであるが、装置に入力される交流電源電圧が異常に高い場合、例えば100V用の電気洗濯機を誤って200Vの系統に接続されたりする事態については、別段の保護動作が作用するものではなく、例えば倍電圧回路に使用する電解コンデンサ発熱や、トランジスタモジュール過電圧もしくは過電流による故障などが発生し、安全に対応ができないという第1の課題を有しているものであった。

0005

また、トランジスタモジュールに電圧を供給する倍電圧回路には、多くの場合に、通常脈動が小さいほぼ直流の電圧をトランジスタモジュールに供給するため、一般に電解コンデンサを用いた平滑回路が使用されるが、電解コンデンサを使用する場合、経年変化により、静電容量の減少や、損失角(tanδ)の増大が発生するものであり、また場合によっては電解コンデンサ内部の端子部分で接触不良を起こし、端子間がオープンとなることもあり、これらの条件で使用された場合にも、従来の技術の構成では通常の洗濯動作を行おうとして、洗濯性能の低下につながると同時に、例えば電解コンデンサなどの構成部品の発熱の増大などによる二次的な故障を引き起こす可能性が高く、また、交流電源との接続経路に接触不良などがある場合には、その接触不良部分で発熱し過熱することもあり得るという第2の課題を有していた。

0006

本発明は上記従来の課題を解決するもので、交流電源の電圧が異常に高い場合にも、速やかにこれを検知し、構成要素である整流平滑回路インバータなどに過電圧あるいは過電流が発生することを防ぎ、安全に処理できるようにすることを第1の目的としている。

0007

また、整流平滑回路の構成要素の経年変化が大となったり、断線故障などが発生した場合にも、部品の二次的な破壊を防ぎ、安全性を向上することを第2の目的としている。

課題を解決するための手段

0008

本発明は上記第1の目的を達成するために、交流電源に接続した整流平滑回路の出力にインバータを接続し、インバータの出力に電動機を接続し、整流平滑回路の出力電圧電圧検知回路により検知し、電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に判定手段により異常判定を行うよう構成したものである。

0009

これにより、交流電源の電圧が異常に高い場合、例えば100V用の電気洗濯機が誤って200Vの系統に接続された場合でも、速やかにこれを検知し、構成要素である整流平滑回路やインバータなどに過電圧あるいは過電流が発生することを防ぎ、安全に処理することができる。

0010

また、第2の目的を達成するために、交流電源に接続した整流平滑回路の出力にインバータを接続し、インバータの出力に電動機を接続し、整流平滑回路の出力電圧を電圧検知回路により検知し、電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に判定手段により異常判定を行うよう構成したものである。

0011

これにより、整流平滑回路の構成要素の経年変化が大となったり、断線故障などが発生した場合にも、部品の二次的な破壊を防ぎ、安全性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

0012

本発明の請求項1に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に異常判定を行う判定手段とを備えたものであり、交流電源の電圧が異常に高い場合、例えば100V用の電気洗濯機が誤って200Vの系統に接続された場合でも、速やかにこれを検知し、構成要素である整流平滑回路やインバータなどに過電圧あるいは過電流が発生することを防ぎ、安全に処理することができる。

0013

請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の発明において、判定手段は、交流電源が接続された直後の電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に異常判定を行うようにしたものであり、交流電源の過大条件に対して、速やかに対応することができる。

0014

請求項3に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定を行う判定手段とを備えたものであり、整流平滑回路の構成要素の経年変化が大となったり、断線故障などが発生した場合にも、部品の二次的な破壊を防ぐことができ、また、交流電源との接続経路中で接触不良などがあっても対応可能とし、安全性を向上することができる。

0015

請求項4に記載の発明は、上記請求項3に記載の発明において、判定手段は、電動機の駆動前の交流電源の電圧近辺での電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定を行うようにしたものであり、はやい時点で、精度よい異常判定を行うことができる。

0016

請求項5に記載の発明は、上記請求項3に記載の発明において、判定手段は、電動機の駆動中の交流電源の零電圧近辺での電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定を行うようにしたものであり、より精度の高い異常判定を行うことができる。

0017

請求項6に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電動機の駆動前と駆動中の前記電圧検知回路の出力を比較して異常判定を行う判定手段とを備えたものであり、電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が小さく、精度の高い異常判定を行うことができる。

0018

請求項7に記載の発明は、上記請求項6に記載の発明において、判定手段は、電動機の駆動前の電圧検知回路の出力と駆動中の電圧検知回路の出力の差が所定値以上である場合に異常判定を行うようにしたものであり、比較的簡単な構成で、電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が小さく、精度の高い異常判定を行うことができる。

0019

請求項8に記載の発明は、上記請求項6に記載の発明において、判定手段は、電動機の駆動前の電圧検知回路の出力と駆動中の電圧検知回路の出力の比が所定値以上である場合に異常判定を行うようにしたものであり、電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が小さく、精度の高い異常判定を行うことができる。

0020

請求項9に記載の発明は、上記請求項6〜8に記載の発明において、判定手段は、交流電源の零電圧近辺で、電動機の駆動前および駆動中の電圧検知回路の出力電圧を用いて異常判定を行うようにしたものであり、電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が小さく、より精度の高い異常判定を行うことができる。

0021

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

0022

(実施例1)図1に示すように、水受け槽1は、内底部にパルセータ2を回転自在に設けた洗濯兼脱水槽3を回転自在に設け、サスペンション4により洗濯機本体5に吊り下げている。メカケース6は、水受け槽1の底部に設け、パルセータ2および洗濯兼脱水槽3に動力を伝達するもので、このメカケース6の下部に電動機7を設けている。給水弁8は洗濯兼脱水槽3内に給水するものであり、排水弁9は洗濯兼脱水槽3内の洗濯水などを排水するものである。

0023

メカケース6は、内部に遊星ギアを持ち、パルセータ2を回転駆動する際には、太陽歯車を電動機7の軸によって駆動し、遊星ギアの回転をパルセータ2に伝達する構成により、1/6の減速機構的に行い、脱水時においてはメカケース6が機構的に短絡した状態に切り替わる機構を有していることから、洗濯兼脱水槽3が直接、すなわち機構的な減速なしに電動機7の出力軸に接続される。

0024

電動機7の制御装置10は、100V50または60Hzの交流電源11に整流平滑回路12を接続して形成した直流電源13と、整流平滑回路12の出力に接続したインバータ14と、整流平滑回路12の出力電圧を検知する電圧検知回路15と、電圧検知回路15の出力を入力する制御手段16とで構成している。

0025

このように交流電源11を平滑して直流として使用することにより、日本国内のように、地域によって電源周波数が異なるような場合にあっても、同一の構成で両方の電源の周波数において、同等の性能が確保できる電気洗濯機を構成することが可能となるというサイクルフリーと言う効果も得ている。

0026

図2は、電動機7の制御装置10の回路図を示している。図2の構成は、例えば100V60Hzの商用の交流電源11、その出力に接続され交流電源11を全波整流してほぼ脈動がない直流電圧に変換する整流平滑回路12により、直流電源13を構成し、その出力に3相6石のインバータ14を接続し、さらにその出力には電機子巻線17、18、19および回転子20を備えた3相の電動機7を設けており、またインバータ14には制御手段16を接続している。

0027

整流平滑回路12は、ダイオード21、22、23、24の4個からなる整流ブリッジ25と、その出力に接続したチョークコイル26および1000μFの静電容量をもつ電解コンデンサを用いて構成した平滑コンデンサ27によって構成している。

0028

また、遮断制御可能なスイッチ28を整流平滑回路12の入力端子直列に接続しており、使用者がボタンを押し込むことにより接点が閉じ、マイクロコンピュータ29からの電気的信号により、内部に電磁力が作用して押し込まれていたボタンが復帰し、接点が開となるよう構成している。なお、ボタンが押し込まれている状態において、使用者がボタンを押した場合には、電磁力によらずとも、押し込まれていたボタンは復帰し、接点も開とすることができるようになっている。

0029

このため、通常の電源スイッチとして使用できる上に、洗濯、脱水の動作が一通り終了した後、マイクロコンピュータ29からの電気信号により、接点が開放され、装置には一切の電力消費が発生しない状態とすることができ、待機電力が完全に0となる構成となっている。

0030

インバータ14は、3相に対応した3個の高電位側スイッチング素子30、31、32と3個の低電位側スイッチング素子33、34、35を備え、制御手段16は、高電位側スイッチング素子30、31、32のそれぞれの制御端子すなわちゲートエミッタ端子間に接続した高電位側駆動回路36、37、38と、低電位側スイッチング素子33、34、35のそれぞれの制御端子に接続した低電位側駆動回路39、40、41を有している。

0031

また、制御手段16は、回転子20の位置を常にホールIC42、43、44によって構成した位置検知手段45で検知することにより、回転子20に同期して、高電位側駆動回路36、37、38と低電位側駆動回路39、40、41を動作させ、計6個のスイッチング素子オンオフすることにより、電機子巻線17、18、19に3相の交流を供給する駆動モードを有している。

0032

AND回路46、47、48は、CMOSのロジックICで構成し、マイクロコンピュータ29に接続されており、マイクロコンピュータ29には、位置検知手段45からの信号が入力され、その組み合わせおよび回転方向によって、出力を行うと同時にPWM信号も出力する。

0033

PWM信号は、15.5kHzでハイとローの論理を交互に出力すると共に、そのハイの期間の比率加減するものとなっており、これはマイクロコンピュータ29の内部にハードウエアで構成された、発振回路カウンタマグニチュードコンパレータ等の論理回路により、CPUからの値に応じて、自動的にPWM信号が出力される構成となっている。

0034

PWM信号は、AND回路46、47、48に入力させて論理積が高電位側駆動回路36、37、38に出力されるものとなっており、これによって駆動モードにおいて、高電位側スイッチング素子30、31、32を所定の導通比でオンオフするものとなっていて、等価的に直流電源13の出力電圧値を低減させた状態と、ほぼ同様の運転ができるものとなっている。

0035

制御手段16は、初期充電モードから駆動モードへ移行する際に、高電位側スイッチング素子30、31、32と低電位側スイッチング素子33、34、35を、10ミリ秒間にわたり、一旦すべてオフさせる構成となっている。

0036

インバータ14、高電位側駆動回路36、37、38、低電位側駆動回路39、40、41は、本実施例においては、トランスファーモールドパッケージDIP)と呼ばれる1つの部品にまとめられたIPMインテグレーテッドパワーモジュール)を用いて構成していて、これに放熱用アルミ板で構成したヒートシンクビス止めしている。

0037

このIPMは、過電流保護機能を内蔵しているため、例えば洗濯物などが洗濯中にパルセータ2と洗濯兼脱水槽3の間に挟まったりした場合などにも、過電流を検知して速やかに停止することにより、各スイッチング素子の破壊や、電動機7の焼損などを防止することが簡単に実現しうるものである。

0038

また、高電位側駆動回路36、37、38については、ブートストラップと呼ばれる構成としており、3相のそれぞれについて、低電位側スイッチング素子がオン状態にある期間に、22μFの電解コンデンサを充電し、これをそれぞれの相の高電位側駆動回路の電源として使用する構成をとっていることから、比較的簡単な回路構成により、制御手段16を構成している。

0039

ただし、特にこのような部品で構成することにこだわるものではなく、例えばIGBTが6個入ったパワーモジュールを使用してもよく、またディスクリートIGBT素子を6個用いて構成したものとしてもよく、またIGBT以外のパワーデバイス、例えばパワーMOS形FETNPN形のバイポーラトランジスタなどを用いたものであってもよく、またブートストラップを使用しないものであってもよい。

0040

本実施例では、IGBTを内蔵したIPMを用いていることから、いわゆるMOSゲートの駆動に必要な電力が小となり、よってブートストラップコンデンサの静電容量が小であっても、十分なスイッチング素子駆動が可能となっている。

0041

また、本実施例においては、マイクロコンピュータ29に、8ビット並列処理ができるものを使用し、かつ内部のROM(リードオンリー・メモリ)には、全自動の電気洗濯機として動作するのに必要な洗濯、脱水等のシーケンスについても、すべてプログラムされているもので構成している。

0042

マイクロコンピュータ29には、交流電源11の零電圧付近位相ハイ信号を出力する零電圧検知回路49が接続され、判定手段50としてマイクロコンピュータ29が動作する際のタイミングを設定している。

0043

また、スタートスイッチ51は、押しボタン式の一般的にタクトスイッチと称されるものを使用しており、マイクロコンピュータ29に接続され、使用者が洗濯の動作を開始したい場合に、押すことにより装置として反応し、給水から、洗濯、脱水、排水の動作が、全自動で繰り返され、全自動洗濯機として動作する。

0044

電圧検知回路15は、整流平滑回路12の出力電圧、すなわち平滑コンデンサ27の電圧を入力し、抵抗52、53によって1/50に分圧し、フィルム式コンデンサ54により、ノイズの影響を取り除いて出力する構成としている。

0045

なお、本実施例においては、インバータ14、制御手段16、整流平滑回路12は、いずれもプリント基板に組み上げられた後、電気洗濯機として使用される多湿の環境に対応できるよう、ポッティング樹脂防湿構成を有する構成としている。

0046

電動機7は、図3に示すように構成している。図3では、直径173mmの固定子55と直径108mmの回転子20によって構成されており、固定子55は0.5mmの厚さの珪素鋼板を20mmの厚さにまで積層して構成した鉄心56の幅12mmのティース(歯)部分に巻線57a〜57lを設けて構成しており、巻線57a〜57lは、各0.9ミリ径のエナメル線を1本持ちで、135ターン巻いて構成しており、さらにホールIC42、43、44を設けている。

0047

ホールIC42、43、44は、いずれも対向する永久磁石の表面がS極である場合にはハイを出力し、N極である場合にはローを出力するように構成している。

0048

回転子20は、磁路の一部であるバックヨークとして動作する厚さ3.2mmの鉄板プレスして製造したカップ状の鉄心58と鉄心58の表面に接着したパラレル配向フェライト磁石を使用した永久磁石59a〜59h、出力軸60を有している。

0049

本実施例においては、永久磁石59a、59c、59e、59gについては、外側にN極がくるように着磁がなされており、永久磁石59b、59d、59f、59hについては、外側にS極がくるように着磁がなされている。

0050

なお、必要であれば、遠心力により永久磁石59a〜59hが飛び散ることを防ぐために、例えば熱収縮性のある樹脂チューブなどを回転子20に付加してもよく、また非磁性ステンレスの管を最外部に設け、堅牢な構成を実現したものであってもよい。

0051

また、本実施例においては、固定子55を外側に、回転子20を内側に配したインナーロータ構成としているが、特にこのような構成にこだわるものではなく、反対に回転子を固定子の外側に設けたアウターロータ構成としてもよい。

0052

また、本実施例においては、固定子55と回転子20とのギャップは均一になるように、各永久磁石の表面と裏面はは同心円筒の一部となる形状としているが、これを磁極の端部でギャップが大となるように各永久磁石の形状を変え、コギングを小とすると、運転中の騒音が低減できるものとなり、電気洗濯機として例えば早朝や深夜などにも洗濯ができるという高品位なものが得られる。

0053

図4は、巻線57a〜57lの結線を示したものであり、図4に示されるように、4つずつの巻線を直列に接続することにより、電機子巻線17、18、19を構成している。図4において、各巻線黒丸印は極性を示すものであり、各巻線の黒丸印がついている方から電流を流した場合に、各ティースの内側(回転子側)の面にN極が発生するように巻いている。

0054

以上のようにして、本実施例の電動機7は、8極12スロットの構成としているが、特にこの構成に限定されるものではなく、他の極数スロット数であってもよい。

0055

図5は、電動機7の制御装置10で、駆動モードにおいて、正の方向に力行運転を行う場合における、各部の電圧波形図を示している。

0056

図5において、(a)〜(c)は、それぞれ、位置検知手段100を構成するホールIC42、43、44からの出力電圧波形を示したものである。なお、本実施例では、ホールIC42、44については、対向する永久磁石の表面がS極である場合にはハイを出力し、N極である場合にはローを出力するように構成している。また、ホールIC43については、対向する永久磁石の表面がN極である場合にはハイを出力し、S極である場合にはローを出力するように構成している。(d)〜(i)は、マイクロコンピュータ29からの出力電圧波形V1〜V6を示している。

0057

なお、本実施例においては、ホールIC42、43、44を用いた位置検知手段45によって回転子20に同期した制御をおこなっているが、特にホールICによって磁気的に位置検知を行うものに限定するものではなく、例えば各電機子巻線に発生する誘導起電力を検出して、その出力にローパスフィルタを介して、その出力の零点を検知することにより、ホールICを用いた位置検知手段と同様の位置検知を行うものを使用してもよい。

0058

図3に見られるように、電気角で60度回転するたびに、ホールIC42、43、44からの出力論理の組み合わせは、1ビットずつ変化して、それがマイクロコンピュータ29へ入力されることにより、正の方向に駆動するという情報がマイクロコンピュータ29で処理された結果として、V1〜V6が出力されている。

0059

同時に、マイクロコンピュータ29からは、PWM信号も出力されているため、AND回路46、47、48によって、ハイの期間に変調がかかった信号が高電位側駆動回路36、37、38に出力されるものとなっている点において、請求項6の実施例の構成となっている。

0060

なお、本実施例においては、マイクロコンピュータ29から出力されるPWM信号は、直流であり、その電圧値を加減するものとしているが、特に直流に限定するものではなく、例えば導通比が正弦波状になるように、回転子の回転と同期して変化させるようにしてもよく、その場合には、電動機7のトルクリプルが低減され、騒音や振動が小さくすることができ、例えば電気洗濯機に使用した場合にあっては、早朝や深夜など周囲の騒音レベルが低い環境下でも使用することができる。

0061

以上のように、本実施例においては等価的に直流電源13の電圧値に、PWM信号のハイの期間の比率を乗じた値が印加されたものとして電機子巻線17、18、19に3相の電流が供給され、よって、永久磁石59a〜59hとの間のフレミングの左手の法則に従った作用、反作用の力が発生し、これにより、回転子20にトルクを発生され、回転の動力を機械的な負荷に供給することができる。

0062

なお、本実施例において、マイクロコンピュータ29は、位置検知手段45からの信号が変化すると同時に、V1〜V6を切り換えているという簡単な制御方法により、ほぼ直流電動機に近い特性を実現しているものであるが、必要とあらば進角制御を行い、位置検知手段45からの信号に対して所定の電気角に相当する期間だけ進相となるようなタイミングで、V1〜V6を出力するような構成としてもよい。

0063

その場合には、進相する電気角により電動機7の負荷角にほぼ等しい電気角の電圧波形の3相電圧が各電機子巻線に供給されることから、永久磁石による磁束と電機子電流との位相角がほぼ90度となり、電機子電流が有効にトルクとなる。

0064

これによれば、必要なトルクを得るために流れる電機子電流が低減でき、各スイッチング素子の電流定格を低減できるほか、電動機7の効率も向上することが可能となり、また電動機7内部の磁気回路に通る磁束の値についても、抑えることができるので、小型、軽量の設計も可能となる。

0065

なお、本実施例においては、上述のブートストラップによる高電位側駆動回路39、40、41への電源供給を行うことから、初期充電モードを駆動直前に行い、3相それぞれに設けられた電解コンデンサを充電する動作も行っており、さらに、その後10ミリ秒間のオールオフ期間、すなわちまず6個のスイッチング素子がすべてオフとなる「オールオフ」期間を設けた後に駆動を行うものとしている。

0066

すなわち、本実施例で使用しているIGBTに限らず、一般にスイッチング素子には、ゲート信号ベース信号)に対するスイッチング動作遅れ時間が存在し、しかも普通のバイポーラトランジスタやIGBTなどの場合には、オンからオフに移る時間が、オフからオンに移る時間に対して長くなるという特性を有していることから、上下に接続された2個のスイッチング素子の内、例えば低電位側スイッチング素子にオフの信号を出力し、同時に高電位側スイッチング素子にオンの信号を出力した場合などには、一時的に両スイッチング素子が共にオン状態となり、電源を短絡して大きな電流が流れるという現象が発生し、ひどい場合には、スイッチング素子を破壊させることもあるが、本実施例では、6個のスイッチング素子に対して10ミリ秒間オフの信号を与えていることから、このような短絡電流が流れることはなく、したがって信頼性の高い電動装置を実現することができるものとなる。

0067

また初期充電モードにおいては、低電位側駆動回路39、40、41に対して、1ミリ秒間オン、1ミリ秒間オフというパルスをマイクロコンピュータ29のソフトウエアによって作り出して出力している。

0068

上記構成において動作を説明すると、洗濯兼脱水槽3内に洗濯したい衣類等と洗剤を使用者が投入した状態で起動すると、給水弁8が開放され、水道水が洗濯兼脱水槽3に給水されて水位が上昇し、この状態で洗濯兼脱水槽3の駆動が行われる。すると、衣類は洗濯兼脱水槽3の内側に遠心力によって張り付いた状態となり、水受け槽1内の水は、トルネード竜巻)状態となって、中心部の水位が低下し、同時に水受け槽1外側の水位が上昇し、水受け槽1の上部から再び洗濯兼脱水槽3内に落ちるという循環経路で、衣類と洗濯兼脱水槽3周囲の穴を通過して流れる水流が発生するという現象が起こる。

0069

ここで、衣類を通過する洗浄液は、特に遠心力により洗濯兼脱水槽3の外側に向いた力が強力に作用することから、通過洗浄の効果が非常に大きく、またその効果は洗濯兼脱水槽3の回転速度が大きいほど大となり、また洗濯兼脱水槽3周囲の穴の数(開口率)が大きいとやはり大となる。この状態においては、規定の水量に達する前であることから、洗剤量に比して水量が少なく、濃い洗浄液が衣類を通過する状態が実現され、洗剤の溶解が急速に進むと同時に、既に洗浄動作が開始され、良好な洗浄が可能となる。

0070

ただし、このような洗いを行うと、洗剤による泡が大量に発生することから、連続して長時間トルネード状態を継続しないように時間を制限し、間欠的に行うものとし、その後にパルセータ2による洗いを追加する。

0071

洗いが終了すると、排水弁9が開かれ、汚れた洗浄液が排水され、その後洗濯兼脱水槽3がメカケース6を経て電動機7により駆動され、さらに洗浄液を脱水する。その後、すすぎが行われるが、このときにも上記の洗いの行程と同様の動作により、パルセータ2および洗濯兼脱水槽3がメカケース6を経て電動機7により回転駆動される。

0072

本実施例においては、特に遊星ギアという機械的な減速機構を有するメカケース6を使用し、パルセータ2を回転させる場合には、電動機7の出力軸を1/6に減速してパルセータ2を駆動する構成としていることから、パルセータ2により撹拌する際には、電動機7から供給されるトルクの6倍ものトルクが水と衣類に作用する。したがって、パルセータ2による洗浄が強力に行われ、そのため例えば布量に対して水量が小というような低浴比の洗浄を行っても、衣類に大きなひねり力が作用し、十分な洗浄性能が得られる。

0073

また、本実施例では、電動機7をメカケース6の下部に直接取り付ける構成をとっていることから、例えばベルトを介して動力を伝達する構成のものに比べるとベルトのスリップなどによる機械パワー損失がなく、またベルトに大きなテンション張力)がかかることにより、例えばベルト切れなどの故障が発生することもなくすることができることから、信頼性の高い電気洗濯機を実現することが可能となる。

0074

ただし、必ずしもこのような構成とすることが必要というものではなく、ベルトを介して動力の伝達を行う構成としてもよく、また機構減速機能を有するメカケース6についても必ず使用しなければならないというものではなく、例えばパルセータ2を駆動する場合も洗濯兼脱水槽3を駆動する場合にも、機構的な減速なしに、直接電動機の出力軸から動力を伝える方法をとってもよい。

0075

最後の脱水の行程では、洗濯兼脱水槽3が回転され、遠心脱水動作が行われる。以上のような動作により、洗濯・脱水が行われる。

0076

図6は、マイクロコンピュータ29のアルゴリズムについて、交流電源11が接続された直後からのプログラムの動作を示すフローチャートにて示したものである。

0077

交流電源11が接続された時点、すなわちステップ201でスタートし、その後、ステップ202でイニシャライズが行われ、ここではメモリ内定数初期化および出力ポートの状態の初期化を行う。その直後に、ステップ203で第1の電圧検知を行う。ここでは、整流平滑回路12の出力電圧を検知する電圧検知回路15からの出力電圧をアナログ入力ポートADから読み込んで、この値を変数Vとする。

0078

ステップ204では、Vの値が所定値VS1よりも大きい場合には、ステップ205へ進み異常判定し、ステップ206で遮断制御可能なスイッチ28をオフとするための信号をR端子より出力し、ステップ207で終了する。

0079

図7は、接続される交流電源11の電圧が、200V60Hzと、100V60Hzの2つの条件での動作を示した波形図であり、(a)は交流電源11の電圧波形、(b)は電圧検知回路15の出力電圧信号波形、(c)は判定手段50を構成しているマイクロコンピュータ29のR端子の電圧波形図を示しているものであり、いずれの波形図についても、破線は100Vの場合、実線は200Vの場合を示している。

0080

交流電源11が仕様通りの100Vである場合には、(b)に示しているように電圧検知回路15の出力は、所定値VS1よりも大となることはなく、よってR端子の論理はローとなったままの状態となり、遮断制御可能なスイッチ28には接点を開とする信号は出力されない。これに対し、交流電源11が200Vである場合には、(b)に示しているように電圧検知回路15の出力は、所定値VS1よりも大となり、よってR端子の論理はローからハイとなり、遮断制御可能なスイッチ28には接点を開とする信号が出力される。

0081

したがって、交流電源11から整流平滑回路12への給電が停止されることから、整流平滑回路12、インバータ14、電動機7などを構成する部品に高電圧あるいは大電流が流れて焼損するということを防ぐことができる。

0082

つぎに、図6のステップ208で、第2の電圧検知が行われ、再度電圧検知回路15の出力が読み込まれる。本実施例においては、この動作を交流電源11の零電圧付近となる時点で行っており、ステップ209で結果得られた値Vが所定値VS2よりも小となる場合にはステップ210へ進み、判定手段50を構成しているマイクロコンピュータ29により異常判定する。

0083

この場合には、図6に明示されているように、丸A印にジャンプする。そして、ステップ219で警音を発するという異常報知を行い、その5秒後にステップ220で遮断制御可能なスイッチオフに移り、ここでR端子にハイ出力を出力して、やはり給電を停止するという動作をし、ステップ221で終了する。

0084

図8は、この場合の条件、すなわち電動機7を駆動していない状態における各部の波形を示したもので、(a)は交流電源11の出力電圧、(b)は電圧検知回路15の出力電圧、(c)は零電圧検知回路49からの出力信号Zを示している。

0085

電動機7が駆動されていない条件においては、消費電力は数ワットと小さいことから、正常な場合には実線カーブで示しているように、整流平滑回路12の出力電圧の波形は、1000μFの静電容量を有する平滑コンデンサ27の働きにより、ほとんど脈動がないものとなり、よって(b)に見られるような、電圧検知回路15から出力される電圧信号リプル(脈動)分が小さいものとなる。

0086

これに対して、平滑コンデンサ27が経時変化によって静電容量が低下している場合、あるいは内部の接触不良などの要因により、電解コンデンサとしての効果が不十分となっている場合などにおいては、破線で示されているように、交流電源11からの充電が行われない期間においての放電により、整流平滑回路12の出力が次の充電がなされる期間までに低下する。

0087

本実施例では、零電圧検知回路49からの出力信号の論理がハイからローに立ち下がる瞬間で、マイクロコンピュータ29は、電圧検知回路15からの信号を入力している。このため、交流電源11の零電圧の点から、約200マイクロ秒遅れた位相での電圧がアナログ入力ポートADから読み込まれる。図8(b)の実線でに示すように、平滑コンデンサ27が正常な場合には、検知電圧VはVokとなり、破線で示すように、静電容量の低下などが起こっている場合には、検知電圧VはVngとなっている。

0088

このように、実際に読み込まれる電圧は、交流電源11の零電圧点よりもさらに若干整流平滑回路12の平滑コンデンサ27の電圧が放電して低下した時点での値が読み込まれることになるため、平滑コンデンサ27が正常な場合と劣化などにより、電圧の低下分が大きい場合との値の違いが大きく検知することができ、よって精度の高い判定が可能となるという効果を得ることができる。

0089

本実施例では、Vok2>VS2>Vng2とすることにより、図6のフローチャートでの電動機7の駆動前の判定が行われる。

0090

なお、本実施例においては、零電圧検知回路49を設け、判定手段50は交流電源11の零電圧点から約200マイクロ秒後の位相で、電圧検知回路15からの信号出力を読み込んで判定を行っているが、零電圧検知回路49を用いずに、例えば最低値を検知する回路を設け、電圧検知回路15の出力の最低点での値をホールドするようにしてもよく、その場合にはマイクロコンピュータ29以外に、例えばダイオードとコンデンサなどを用いたボトムホールド回路を設けたり、短時間毎に電圧検知回路15からの電圧をデジタルに変換して読み込み、最低電圧書き換えていくという動作を繰り返し、最低点での値をホールドし、また定期的に十分大きな値に書き換えるなどしてボトムホールドクリアする方法をハードウエアで構成するか、マイクロコンピュータ29内で処理するという方法により実現することができ、そのような構成によっても、結果的には交流電源11の零電圧付近での電圧検知回路15の信号出力が保持され、判定手段50に読み込むことができる。

0091

平滑コンデンサ27が正常の場合は、図6に示すように、電動機7の駆動前での異常判定は行われず、ステップ211でキー入力が行われる。ここでは、マイクロコンピュータ29に接続されたスタートスイッチ51が押されているかどうかの検知を行う。なお、本実施例においては、マイクロコンピュータ29に接続され、使用者が操作するスイッチは、スタートスイッチ51のみとなっているが、他のスイッチが接続されている場合には、必要に応じて、それらの操作にも応じてマイクロコンピュータ29を反応させるものとなる。

0092

ステップ212でスタートキーの判定により、使用者がスタートスイッチ51を押した場合に、ステップ213でモータオンとなるが、これは、図5に示したような信号により、インバータ14が駆動され、電動機7は回転の運転がなされ、電動機7からメカケース6を経てパルセータ2が回転駆動され、洗濯動作が行われる。

0093

電動機7を駆動している状態において、図6に示すように、ステップ214で第3の電圧検知が行われ、電動機7の起動から約1.6秒経過した時点で、かつ第2の電圧検知と同様に、零電圧検知回路49の出力がハイからローに下がる瞬間において、電圧検知回路15からの信号が読み込まれる。

0094

図9は、電動機7を駆動中の状態における各部波形図8と同様に示したものであり、(b)のみが図8とは異なっている。この場合においては、整流平滑回路12からインバータ14に電力が取り出されるため、交流電源11の谷間において、平滑コンデンサ27からの放電電流が大きく、したがって、電圧検知回路15の出力は、図8(b)の場合に比して低くなる。

0095

ここでも、Vok3>VS3>Vng3とすることにより、図6のフローチャートでの電動機7の駆動中の判定が行われる。電動機7を駆動中に、ステップ214での第3の電圧検知を行うことにより、平滑コンデンサ27の静電容量の低下、損失角の増大などの影響による検知電圧Vの差は、ステップ208での第2の電圧検知よりも大きく発生するものとなり、より精度の高い判定が可能となるという効果を得ることができる。

0096

なお、ステップ214での第3の電圧検知においても、本実施例では零電圧検知回路49からの出力信号の立ち下がりタイミングで値を読み込み、精度の高い検知が行えるものとしているが、ステップ208での第2の電圧検知でも述べたように、ボトムホールドなどの方式によるものを用いてもよい。

0097

ステップ215において、第3の電圧検知によって、V<VS3となった場合には、ステップ216で異常判定がなされ、ステップ217のモータオフで、すべてのスイッチング素子をオフとした後、ステップ208での第2の電圧検知の場合と同様に、ステップ219で警音による異常報知が行われた後、ステップ220にて遮断制御可能なスイッチ38がオフされる。

0098

また、正常である場合には、所定時間後に、ステップ218でモータオフがなされ、次行程へ続く。

0099

図10は、ステップ208での第2の電圧検知およびステップ214での第3の電圧検知において、交流電源11からの入力パワーに対する電圧検知回路15の出力電圧を示したものであり、実線aで示す平滑コンデンサ27が正常な場合に比べ、破線bで示す静電容量の低下が起こっている場合には、入力パワーに対して、いずれも検知電圧値Vが低くなるという傾向があり、特に入力パワーが大きいほど、Vの差も大きくなるという傾向があるものとなっている。

0100

図11は、洗濯中に電動機7を左右交互に順次回転方向を変えながら、駆動を繰り返すことにより、パルセータ2での撹拌を行っている状態において、(a)に交流電源11からの入力パワー波形、(b)に検知電圧Vを示したものである。左右の回転が繰り返して10分間行われることにより、パルセータ2と衣類との摩擦、あるいは衣類同士の摩擦が強力になされて、良好な洗浄が可能となる。

0101

本実施例においては、駆動時間2秒に対して、左右の回転方向の切り替え期間中には0.6秒の休止期間を設けており、かつ起動時にはマイクロコンピュータ29から出力されるPWM(パルス幅変調)の値を所定値まで絞り、起動後に徐々に増加させていくソフトスタート動作を行うことにより、電動機7から発生するトルクを所定値以下に押さえ、メカケース6を構成する太陽歯車や遊星歯車などへの機械的な負担が過大にならないようにするとともに、インバータ14の出力電流一定値以下に抑え、各スイッチング素子の発熱や破壊を抑え、また整流平滑回路12の各構成要素への電気的な負担についても過大とならないように制限するという作用があり、これにより信頼性の高い装置を実現している。

0102

このようなソフトスタート動作を行っていることから、図11(b)に見られるように、電動機7の駆動中の入力パワーも変動し、第3の電圧検知を行うタイミングである起動から1.6秒後には、ほぼ最大にまで増大している。したがって、電動機7の駆動中の特に入力パワーが大の状態で、第3の電圧検知を行うことができ、電圧V3が読み込まれるものとなる。よって、特に平滑コンデンサ27の劣化等の判定が精度良く行えるものとなる。

0103

本実施例では、マイクロコンピュータ29のアナログ入力ポートADの1入力端子のみから電圧検知回路15の信号を入力し、第1の電圧検知、第2の電圧検知、第3の電圧検知のすべてを行っていることから、非常にハードウエア的に簡単な構成となり、これにより部品点数が少なく、信頼性の高い電気洗濯機を実現することができる。

0104

また、部品点数が少ないことに併せて、プリント基板に実装する際に、回路が占める面積も小とすることができることから、防湿のためのポッティング樹脂の必要量も抑えることができ、低コストでの構成が可能となっている。また、回路が小形・軽量とすることもでき、デザイン的にも優れた電気洗濯機が実現できる。

0105

また、本実施例では、第1の電圧検知は一度だけ行っているが、交流電源11の接続直後に数回行い、ノイズ等の防止を行った後に異常判定を行ってもよく、また、交流電源11の接続直後以外の期間に行ってもよい。

0106

また、本実施例では、第2の電圧検知は、スタートスイッチ51が押された直後に1回行い、また第3の電圧検知についても、一回のみを行うように述べたが、特に回数が1回に限定されるものではなく、電動機7の起動と停止が洗濯および脱水行程を含め、繰り返して行われる場合、その都度駆動前と駆動中にそれぞれ第2の電圧検知および第3の電圧検知を行うものとしてもよい。

0107

したがって、例えば給水中や洗いの電動機7を駆動中に、入力パワーが大となる条件に行うことも可能であり、その場合には、上記の原理による平滑コンデンサの良否の判定がより精度よく行われる。

0108

また、本実施例では、第2の電圧検知および第3の電圧検知については、予めマイクロコンピュータ29のROMに記憶している値である定数であるVS2およびVS3を用いて比較し、その大小関係により異常判定をしているが、これらVS2、VS3に関しても、予め記憶しておく方法の代わりに、例えば第1の電圧検知によって得られた電圧を基準とする方法や、別途電圧検知ルーチンを設け、例えば交流電源11がピークとなる位相付近で、一度電圧検知回路15からの出力を読み込み、その値から一定値を引いてVS2やVS3を設定する方法、もしくは交流電源11がピークとなる位相付近で、一度電圧検知回路15からの出力を読み込み、その値に例えば0.7などの一定値を乗じて引いてVS2やVS3を設定する方法とし、その直後に交流電源11の零電圧付近にて、再び電圧検知回路15の出力をマイクロコンピュータ29に読み込む手順としてもよい。

0109

その上で、第2の電圧検知を実施した場合にも本願の請求項4の範囲となり、また第3の電圧検知を実現したものは、本願の請求項5の範囲となる。それらの場合には、整流平滑回路12の出力電圧のリプル電圧成分、もしくは電圧リプル率により異常判定が行われるものとなる。

0110

なお、本実施例では、メカケース6の下部に同軸で電動機7が接続されていることから、ベルトを用いて動力を伝達する方式と比較して、プーリとベルトのスリップによる機械パワーの損失がなく、また電動機7の重量が、水受け槽1の中心に来ることから、水受け槽1をサスペンション4で吊り下げる場合の重量バランスが良好となり、特別バランスを取るための手段も必要ないという効果もあり、またボールベアリングなどの構成要素についても、メカケース6内の軸受け機構により共用することが可能となり、よって軽量に実現することができるが、特にこのような電動機の構成に限定するものではなく、例えばベルトにより、動力をメカケースに伝える構成を取るものや、メカケースを設けずに洗濯、脱水いずれの場合にも、直接動力をパルセータあるいは脱水槽に伝える構成のものであってもよい。

0111

また本実施例では、回転子20に永久磁石を持つ電動機7を使用し、これをインバータ14から駆動する直流ブラシレスモータと呼ばれる方式としていることから、コンデンサラン誘導電動機を使用する場合に比べて、起動トルクが大きくとることができ、パルセータ2による強力な洗濯動作が可能となる他、約60kgcmという高トルクが必要となる洗浄も実現することができる。

0112

しかしながら、電動機の原理的な種類に関しても、このような直流ブラシレスモータであることは、制限しているものではなく、例えば3相のインダクション誘導)電動機や、リラクタンス電動機ヒステリシス電動機などであってもよく、また特に3相であることにも限定されるものでなく、例えば単相の巻線をもったものであってもよく、要はインバータにより駆動されるものであって、整流平滑回路を有するものであるならば、いかなる種類の電動機を設けていても、同等の効果が得られるものとなる。

0113

なお、本実施例においては、脱水の起動時においては、特に洗濯兼脱水槽3に水を含んだ布が入っていることから、慣性モーメントが約0.8kg平方メートルという大きな値となっている。したがって、制御手段16のマイクロコンピュータ29は、PWM信号のハイの期間の比率、すなわち高電位側スイッチング素子30、31、32の導通比を徐々に増加させていくソフトスタートを脱水時にも行うものとしている。

0114

これにより、各スイッチング素子への過電流を防止し、また電動機7を構成する永久磁石の減磁を防止しながら速度を上げるものとなっている。

0115

この場合、負荷の慣性モーメント後は、衣類の量や質などによって変化するので、必要とあらば、電動機7の電機子巻線17、18、19の例えば1つの電流を検知する、電流検知手段を設けたり、あるいは整流平滑回路12からインバータ14に接続される線に例えば電流検知用の抵抗設け、そのピーク電圧を検知すれば、その値はほぼ電動機7のトルクと比例するものであることを発明者らは確認している。

0116

したがって、この電流値がほぼ一定となるように、PWM信号のデューティ値フィードバック制御するようにしてもよい。そのようなフィードバック制御を行った場合には、入力パワーの上限も制限される効果が発生し、よって整流平滑回路12の構成要素の例えばチョークコイル、平滑コンデンサ、整流ダイオードブリッジ回路などの電流定格、および放熱構成についても削減できる方向となり、低コストの装置の実現が可能となり、また商用電源系統への負担も軽減できる。

0117

なお、本実施例では交流電源11の零電圧付近の位相で、電圧検知回路15からの出力を入力し、第2の電圧検知および第3の電圧検知を行っていることから、特に平滑コンデンサ27の劣化などが明確に検知できるものとなっているが、その他の位相で値を読む場合、例えば交流電源のピーク付近の位相で読み込んでも、交流電源11との接続経路中に接触不良の部分がある場合などには、有効に異常判定が行えるものとなり、請求項3においては、このような構成についても、その請求の範囲となる。

0118

また、インバータ14の各スイッチング素子を、例えば位置検知手段45からの信号に従って、逆トルクが発生するように働かせて、電磁的ブレーキをかけることもできるが、この場合条件によっては、インバータ14からの回生電流が整流平滑回路12に逆流し、例えば平滑コンデンサ27などに過電圧がかかるなどの可能性もある。

0119

このような現象に対しても、本実施例の回路は、電圧検知回路15により過電圧が発生していることが検知でき、必要に応じて、例えばすべてのスイッチング素子をオフとしたり、あるいは低電位側のスイッチング素子をすべてオンとし、3相短絡による電磁制動をかけることも可能な構成となる。

0120

発明者らによる実験によれば、3個の低電位側スイッチング素子をすべてオンとした場合にも、電流と磁束の直交性は若干崩れるものの、毎分200回転の条件において、約20kgのブレーキトルクが得られることを確認している。

0121

また、必要に応じて、上記回生電流を吸収するため、例えば抵抗器開閉器直列接続したものを、整流平滑回路出力に接続し、制動時においては電圧検知回路15の出力が所定値以下となるように適宜開閉器を導通状態とする構成とすることも可能となる。

0122

(実施例2)図2における判定手段50は、交流電源11の零電圧近辺で、電動機7の駆動前の電圧検知回路15の出力と駆動中の電圧検知回路15の出力の差が所定値以上である場合に異常判定を行うようにしている。他の構成は上記実施例1と同じである。

0123

上記構成において図12を参照しながら動作を説明する。図12において、交流電源11が接続され、ステップ230でスタートしてから、ステップ237の第2の電圧検知までは、上記実施例1と全く同様に動作するものであるが、本実施例では、ステップ237で第2の電圧検知の読み込んだ値をマイクロコンピュータ29は、ステップ240にて内部のメモリV2に電動機7の駆動前の値として保存しておく。

0124

ステップ241でのキー入力241と、ステップ242でのスタートキーの判定は、上記実施例1と同等である。そして、上記実施例1と同様に、ステップ243でモータオンの後、ステップ224で第3の電圧検知を行い、ステップ245でモータオフの後、ステップ246にてこの値をV3として保存する。

0125

さらに、ステップ247で、V2−V3の値を計算し、所定値VS4に対して、(V2−V3)>VS4となる場合、すなわち駆動前と駆動中の検知電圧の差が所定値よりも大きい場合には、ステップ248で異常判定を行う。

0126

したがって、本実施例では、電圧検知回路15を構成する抵抗52、53などの定数ばらつきがあっても、駆動前と駆動中の2回の電圧検知回路15の出力の差の値については、その影響がある程度キャンセルされ、また交流電源11の電圧条件のばらつきの影響もある程度はキャンセルされるので、これらの影響を少なくして、比較的簡単な構成でありながら、精度よい判定を行うことができる。

0127

なお、本実施例では、ステップ237とステップ244で、交流電源11の零電圧付近で第2の電圧検知と第3の電圧検知を行っているが、その他の位相、例えば交流電源11のピーク付近で値を読み込んでも、例えば交流電源11との接続経路中の接触不良などは、検知して対応することができる。

0128

(実施例3)図2における判定手段50は、交流電源11の零電圧近辺で、電動機7の駆動前の電圧検知回路15の出力と駆動中の電圧検知回路15の出力の比が所定値以上である場合に異常判定を行うようにしている。他の構成は上記実施例1と同じである。

0129

上記構成において図13を参照しながら動作を説明する。図13において、交流電源11が接続され、ステップ230でスタートしてから、ステップ246の第3の電圧検知の値をV3として保存するまでは上記実施例2の動作と同じである。その後、ステップ260において、所定値Xに対して、V2/V3>Xとなる場合、すなわち駆動前と駆動中の検知電圧の比が所定値よりも大きい場合には、ステップ248で異常判定が行われる。他の動作は上記実施例2と同じである。

0130

したがって、本実施例では、電圧検知回路15を構成する抵抗52、53などの定数ばらつきがあっても、駆動前と駆動中の2回の電圧検知回路15の出力の比の値については、その影響がほとんどキャンセルされ、また、交流電源11の電圧条件のばらつきの影響もほぼはキャンセルされるので、これらの影響を少なくして、比較的簡単な構成でありながら、精度よい判定が行われ、高精度で判定を行うことが可能となる。

0131

ただし、ステップ232での第1の電圧検知の精度を上げることが必要であるならば、その精度が確保できるだけの抵抗52、53の精度を使用することが必要となる。

0132

なお、本実施例でも、ステップ237とステップ244で、交流電源11の零電圧付近で第2の電圧検知と第3の電圧検知を行っているが、その他の位相、例えば交流電源11のピーク付近で値を読み込んでも、例えば交流電源11との接続経路中の接触不良などは、検知して対応することができる。

0133

また、ステップ237とステップ244での第2の電圧検知と第3の電圧検知よって得られた2つの値について、単純な差でも比でもない数値を算出してもよく、例えば各検知電圧をそれぞれの平方根をとった上にその差を算出し、その値が所定値に対して大きい場合に異常判定を行うことにより、特に交流電源11の電圧が高めである場合の異常判定のしやすさを制限するような効果を持たせたものであったりしても、請求項6については、この範囲内となるものである。

0134

(実施例4)図14は、交流電源11から整流ブリッジ25までの回路図を示したものであり、これ以外の部分については、上記実施例1と同じである。

0135

整流ブリッジ31は、ダイオード21、22、23、24の4本によって構成している点については、上記実施例1と同様であり、本実施例では、第1の電源スイッチ61と100Ωの抵抗値を持つ抵抗62の直列回路を交流電源11と整流ブリッジ25の入力の一端子間に接続し、さらに、この直列回路と並列に第2の電源スイッチ63を接続しており、第1の電源スイッチ61は使用者の操作によりオンオフされ、一方第2の電源スイッチ63はリレー接点とし、マイクロコンピュータ29からの信号によってオンオフする構成としている。

0136

上記構成において動作を説明すると、まず使用者が第1の電源スイッチ61をオンすると、交流電源11が抵抗62を通じて整流ブリッジ25が接続され、図14には記載されていないが、平滑コンデンサ27が充電される。

0137

ここで、第1の電源スイッチ61が投入される直前の平滑コンデンサ27の電荷が零の場合には、抵抗62の抵抗値により、約1Aの電流に制限されて、平滑コンデンサ27が充電され、平滑コンデンサ27の静電容量が1000μFである場合、その時定数は100ミリ秒となる。

0138

よって、第1の電源スイッチ61の投入から0.5秒も経過すると、平滑コンデンサ27は、ほぼ完全に交流電源11のピーク値と等しくなるので、その時点でマイクロコンピュータ29からの信号によって、第2の電源スイッチ63がオンされると、突入電流インラッシュ電流)は、ほとんど流れずに平滑コンデンサ27の充電がなされる。

0139

電動機7を駆動する条件においては、第2の電源スイッチ63がオンとなっている故に、抵抗62での電力消費はないものとなる。

0140

このような構成により、整流ブリッジ25の構成要素およびチョークコイル26などの突入電流が大幅に低減されるとともに、平滑コンデンサ27そのものの対インラッシュ電流耐量についても、問題が発生しないものとすることができる。また、第1の電源スイッチ61の電流定格についても、最大で実効値1Aの使用条件となるので、小形、低価格のものでの構成が十分可能とすることができる。

0141

ここで、本実施例においても、上記実施例1と同様に、第3の電圧検知が行われることから、万一、第2の電源スイッチ63が接触不良となった場合においても、電動機7を駆動した段階で、抵抗62での電圧降下が大きくなるため、第3の電圧検知の結果で異常判定がなされて、停止することから、抵抗62の焼損を防ぐことも可能となる。

0142

また、交流電源11を接続する際には、一般に電源コードが使用されるが、その途中で断線しかけているような場合には、抵抗が大となり電動機7を運転することにより、発熱が大きくなるが、本実施例においては、このような場合にあっても、異常判定がなされて停止することから、危険を防ぐことも可能となるという効果もある。

0143

また、チョークコイル26に使用されている銅線が、水分などにより錆びて銅線径が細くなってきた場合、もしくは端子が接触不良となった場合などにおいても、抵抗値の増大により、異常判定がなされ、安全に停止することができる。

0144

(実施例5)図15に示すように、整流平滑回路64は、整流ブリッジ25、チョークコイル26、平滑コンデンサ65、66により構成している。整流ブリッジ25とチョークコイル26は、上記実施例1と同じものを使用し、平滑コンデンサ65、66は、560μFの電解コンデンサを使用している。他の構成は上記実施例1と同じである。

0145

このような構成により、平滑コンデンサ65と平滑コンデンサ66が、交流電源11の半サイクル毎に、交互に充電がなされ、その結果、整流平滑回路64としての出力a−b間の電圧は、ほぼ実施例1の場合に対して2倍とすることができる。したがって、本実施例においては、電圧検知回路15の抵抗52の抵抗値を約2倍とすることにより、分圧比を1/100としている。

0146

このような整流平滑方式は、一般に倍電圧(倍圧)整流回路などと呼ばれるものであるが、整流平滑回路を倍電圧方式とした場合には、各スイッチング素子に流れる電流値が約1/2となることから、各スイッチング素子での電力損失を低減することが可能となる。

0147

一方、倍電圧の整流平滑方式を取る場合、電動機は、各電機子巻線の巻き数をほぼ2倍とする必要があり、銅量をほぼ一定とした場合には、使用するエナメル線の断面積が50%程度となる径のものを使用することになる。

0148

また、本実施例においても、平滑コンデンサ65、66それぞれに印加される電圧は、上記実施例1の平滑コンデンサ27に印加される電圧とほぼ等しいことから、各平滑コンデンサに必要な耐電圧値は、上記実施例1の場合と同じでよく、またトラッキングに対する特性についても実施例1の場合と同じ条件でよい。

0149

このような回路構成で整流平滑回路64を構成した場合にあっても、第2の電圧検知、第3の電圧検知により、平滑コンデンサ65、66の劣化等による静電容量の低下や、損失角の増大に対して、異常判定がなされ、安全に停止することができる。

0150

なお、本実施例の整流平滑回路64の構成においては、必要とあらば、第2の電圧検知、第3の電圧検知を交流電源11の極性が正負となる2回行えば、平滑コンデンサ65、66の一方のみが劣化しているような場合についても、より確実な判定が行える。

0151

また、チョークコイル26の劣化による抵抗値上昇などに対しても、第3の電圧検知が有効に作用して、安全に装置を停止させることについては、前記の実施例と同様である。

発明の効果

0152

以上のように本発明の請求項1に記載の発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に異常判定を行う判定手段とを備えたから、交流電源の電圧が異常に高い場合、例えば100V用の電気洗濯機が誤って200Vの系統に接続された場合でも、速やかにこれを検知し、構成要素である整流平滑回路やインバータなどに過電圧あるいは過電流が発生することを防ぎ、安全に処理することができる。

0153

また、請求項2に記載の発明によれば、判定手段は、交流電源が接続された直後の電圧検知回路の出力が所定値以上である場合に異常判定を行うようにしたから、交流電源の過大条件に対して、速やかに対応することができる。

0154

また、請求項3に記載の発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定を行う判定手段とを備えたから、整流平滑回路の構成要素の経年変化が大となったり、断線故障などが発生した場合にも、部品の二次的な破壊を防ぐことができ、また、交流電源との接続経路中で接触不良などがあっても対応可能とし、安全性を向上することができる。

0155

また、請求項4に記載の発明によれば、判定手段は、電動機の駆動前の交流電源の零電圧近辺での電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定を行うようにしたから、はやい時点で、精度よい異常判定を行うことができる。

0156

また、請求項5に記載の発明によれば、判定手段は、電動機の駆動中の交流電源の零電圧近辺での電圧検知回路の出力が所定値以下である場合に異常判定を行うようにしたから、より精度の高い異常判定を行うことができる。

0157

また、請求項6に記載の発明によれば、交流電源と、前記交流電源に接続した整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力に接続したインバータと、前記インバータの出力に接続した電動機と、前記整流平滑回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、前記電動機の駆動前と駆動中の前記電圧検知回路の出力を比較して異常判定を行う判定手段とを備えたから、電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が小さく、精度の高い異常判定を行うことができる。

0158

また、請求項7に記載の発明によれば、判定手段は、電動機の駆動前の電圧検知回路の出力と駆動中の電圧検知回路の出力の差が所定値以上である場合に異常判定を行うようにしたから、比較的簡単な構成で、電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が小さく、精度の高い異常判定を行うことができる。

0159

また、請求項8に記載の発明によれば、判定手段は、電動機の駆動前の電圧検知回路の出力と駆動中の電圧検知回路の出力の比が所定値以上である場合に異常判定を行うようにしたから、電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が小さく、精度の高い異常判定を行うことができる。

0160

また、請求項9に記載の発明によれば、判定手段は、交流電源の零電圧近辺で、電動機の駆動前および駆動中の電圧検知回路の出力電圧を用いて異常判定を行うようにしたから、電圧検知回路の特性ばらつきなどによる影響が小さく、より精度の高い異常判定を行うことができる。

図面の簡単な説明

0161

図1本発明の第1の実施例の電気洗濯機のシステム構成
図2同電気洗濯機の回路図
図3同電気洗濯機の電動機の一部切欠した平面図
図4同電気洗濯機の電動機の電機子巻線の結線図
図5同電気洗濯機の要部動作波形
図6同電気洗濯機の要部動作フローチャート
図7同電気洗濯機の交流電源接続直後の要部電圧波形図
図8同電気洗濯機の電動機の駆動前の要部電圧波形図
図9同電気洗濯機の電動機の駆動中の要部電圧波形図
図10同電気洗濯機の入力パワーと電圧検知回路出力の特性図
図11同電気洗濯機の洗濯動作時の入力パワーと電圧検知回路の出力波形
図12本発明の第2の実施例の電気洗濯機の要部動作フローチャート
図13本発明の第3の実施例の電気洗濯機の要部動作フローチャート
図14本発明の第4の実施例の電気洗濯機の整流平滑回路の回路図
図15本発明の第5の実施例の電気洗濯機の整流平滑回路の回路図

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0162

7電動機
11交流電源
12整流平滑回路
14インバータ
15電圧検知回路
50 判定手段

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