JP2000023479A - 電気洗濯機 - Google Patents
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Abstract
する洗濯機において、小形、低コストの電源入りスイッ
チの使用を可能とし、それによってデザイン性や使い勝
手を向上し、待機時の消費電力をほぼ完全に零にできる
ようにする。 【解決手段】 電源入りスイッチ15とリレー2の出力
接点の内の少なくとも一方がオンしている場合には、交
流電源1から負荷8と電源回路6に電源が供給されると
ともに、電圧検知回路7は交流電源1から入力が供給さ
れて通電信号を出力する。リレー2をオンオフさせる制
御回路4は、電源回路6から供給される電圧が所定値以
上の場合に動作可能となり、動作中にリレー2をオフし
た後、電源入りスイッチ15がオンとなった場合、電圧
検知回路7からの通電信号を受け、リレー2を再びオン
するよう構成する。
Description
能なスイッチを介して接続する洗濯機に関するものであ
る。
特開昭63−174694号に示されており、遮断可能
なスイッチを使用者が押し込むことにより、爪がかかっ
てメカニカルラッチ状態となり、使用者が指を離しても
接点が閉じたままの状態に保たれ、交流電源からは遮断
可能なスイッチを通じて電源回路に電源が供給され、電
源回路の出力から直流電圧が出力され、この直流電圧は
例えばマイクロコンピュータなどを有する制御回路に供
給される。
電動機、給水弁、排水弁、クラッチなどの負荷をオンオ
フする回路にも交流電源の出力電圧が供給される。
により各負荷に直列に接続された双方向性サイリスタを
順次オンオフし、所定のコースを終了した時点で、遮断
可能なスイッチに内蔵されたコイルに交流電流を供給す
る。そして、メカニカルラッチ状態にあった遮断可能な
スイッチは、爪がコイルの電流供給によって外され、よ
って遮断可能なスイッチは、やはり遮断可能なスイッチ
に内蔵されたばねの反発力により、使用者によって押さ
れる前の位置まで復帰し、同時に接点はオフの状態とさ
れる。
ると、装置は完全に交流電源から切り離された状態とな
り、よって待機時の消費電力がほぼ完全に零となるもの
となっていた。
いては、遮断可能なスイッチが、メカニカルラッチを行
い、またコイル、爪、ばねなどの機構部品を多数内蔵し
た複雑な構成となり、また交流電源から装置に供給され
る電流に合わせた接点の電流容量が必要であることなど
により、コストが高くなり、また形状も大きくなること
から、電気洗濯機への実装面においても、設けられる場
所が限定されるという傾向があり、そのためデザイン面
や使い勝手の面でも劣るものとなるという問題を有して
いた。
り、より速度制御性に優れ、また省エネルギー性に優
れ、また50Hzと60Hzというような複数の電源周
波数にも対応が可能となる、インバータ装置を有する構
成とすることにより、より高品位な電気洗濯機が実現し
たいというニーズがあり、特に省エネルギーが注目され
ている今日において、その傾向は急速に拡大してきてい
る。
数の交流の電力を供給して駆動するインバータ装置を、
例えば100V50Hzあるいは60Hzの商用電源と
呼ばれる交流電源から入力電力を供給させる構成とした
場合には、交流電源を一旦電圧リプルが小さい直流電圧
に変換し、その出力が例えばインバータの構成として一
般的に使用されるような3相6石のトランジスタで構成
されたインバータに入力されるようなブロック構成をと
ることになり、その場合には、インバータを安定に動作
させるために、直流電圧は例えば電解コンデンサなどの
大きな静電容量(大容量)を有するコンデンサを有する
回路構成となる。
カニカルラッチ動作を行わせてインバータなどに電源を
供給し、動作終了後にメカニカルラッチを外して、待機
時の装置の消費電力をほぼ完全に零の状態とする場合、
装置の電源を入れる際には、大容量のコンデンサを遮断
可能なスイッチの接点を通じて、瞬間的に充電すること
になり、極めて大きなインラッシュ電流が遮断可能なス
イッチに流れ込むことになる。
劣化が問題となり、それを解決しようとすると、特に接
点の接触子の大きさを非常に大きなものとする必要があ
ることから、装置のコストが非常に高くなり、また形状
も大となり、同時に例えば整流回路などの構成部品に対
しても、インラッシュ電流に対する信頼性を確保するた
め電流定格を非常に高いものとすることが必要となるこ
とから、これもまたコストが高くなり、形状も大となる
要素になるという問題を有していた。
で、小形、低コストの電源入りスイッチの使用を可能と
し、それによってデザイン性や使い勝手を向上し、待機
時の消費電力をほぼ完全に零にできるようにすることを
目的としている。
するために、電源入りスイッチとリレーの出力接点の内
の少なくとも一方がオンしている場合には、交流電源か
ら負荷と電源回路に電源が供給されるとともに、電圧検
知回路は交流電源から入力が供給されて通電信号を出力
し、リレーをオンオフさせる制御回路は、電源回路から
供給される電圧が所定値以上の場合に動作可能となり、
動作中にリレーをオフした後、電源入りスイッチがオン
となった場合、電圧検知回路からの通電信号を受け、リ
レーを再びオンするよう構成したものである。
イッチの使用を可能とし、それによってデザイン性や使
い勝手を向上することができ、待機時の消費電力をほぼ
完全に零にすることができる。
は、交流電源と、駆動電流を供給することにより出力接
点がオンとなるリレーと、電源入りスイッチを有し前記
リレーの出力接点に並列接続した起動回路と、前記リレ
ーをオンオフさせる制御回路と、前記制御回路に直流電
圧を供給する電源回路と、前記交流電源の電圧を検知す
る電圧検知回路と、電動機などの負荷とを備え、前記電
源入りスイッチと前記リレーの出力接点の内の少なくと
も一方がオンしている場合には、前記交流電源から前記
負荷と前記電源回路に電源が供給されるとともに前記電
圧検知回路は前記交流電源から入力が供給されて通電信
号を出力し、前記制御回路は、前記電源回路から供給さ
れる電圧が所定値以上の場合に動作可能となり、動作中
に前記リレーをオフした後、前記電源入りスイッチがオ
ンとなった場合、前記電圧検知回路からの通電信号を受
け、前記リレーを再びオンするよう構成したものであ
り、電流定格値が小さく、小形、低コストの電源入りス
イッチを使用し、それによってデザイン性や使い勝手を
向上することができ、待機状態での消費電力をほぼ完全
に零とすることができる。
記載の発明において、電圧検知回路は、交流電源と電源
入りスイッチの直列回路に接続し、通電信号として前記
交流電源に同期したパルス列を出力するものであり、電
圧検知回路を比較的簡単かつ小形で安価なものとするこ
とができ、制御回路に供給される電圧が制御回路が動作
可能な値であるとき、電源入りスイッチがオンとなった
場合、確実にリレーを再オンすることができ、かつ待機
時の消費電力をほぼ完全に零にすることができる。
たは2に記載の発明において、負荷は、整流器とコンデ
ンサを有する整流平滑回路と、前記整流平滑回路から直
流電圧を受けるインバータと、前記インバータの出力に
接続された電動機とを有し、電源回路は前記コンデンサ
から直流電圧が供給されるスイッチング電源により構成
し、起動回路は電源入りスイッチと抵抗の直列回路で構
成したものであり、コンデンサによるインバータの入力
直流電圧のリプル電圧を低減して、動作を安定化するこ
とができるとともに、電源投入時に電源入りスイッチお
よびリレーに流れるインラッシュ電流を低減することが
でき、さらに、待機時の消費電力をほぼ完全に零にする
ことができる。
を安定にして、インバータの動作を安定に保つことがで
きるように、コンデンサの静電容量を大きな値とした場
合にあっても、電源入りスイッチをオンした時に抵抗を
通じてコンデンサに充電電流が流れるので、電源入りス
イッチに流れる電流は小さな値に抑えることが可能とな
り、電源入りスイッチに要求される電流定格が小さくて
も十分な信頼性が確保することができることから、電源
入りスイッチが小形、低コストとすることができる。
ングが、すでに起動回路を通じてコンデンサ充電がなさ
れ、コンデンサの端子間電圧が上昇した条件での動作と
なることにより、リレーの出力接点がオンした時に流れ
る電流は、交流電源の電圧とコンデンサの電圧の差が小
となる条件であることから、比較的小の値ですみ、した
がって、リレーの接点の定格電流を抑えることができ、
同時に整流平滑回路の電流定格も小となり、その構成要
素となるダイオードについても、そのサージ電流定格な
どを小とすることができる。
しながら説明する。
1は、100V50Hzまたは60Hzの商用電源であ
り、リレー2は、駆動コイル3に駆動電流を供給するこ
とにより出力接点がオンとなるもので、制御回路4によ
りオンオフさせる。このリレー2の出力接点に起動回路
5を並列接続している。電源回路6は制御回路4に直流
電圧を供給する。7は電圧検知回路であり、8は負荷で
ある。
リセットIC10、電源切りスイッチ11、スタートス
イッチ12、リレー2の駆動コイル3に駆動電流を供給
するNPN形のトランジスタ13、およびダイオード1
4を有している。ここで、ダイオード14は、トランジ
スタ13がオン状態からオフの状態へと変化した瞬間
に、駆動コイル3のインダクタンスの影響により、トラ
ンジスタ13のコレクタ、エミッタ間に高電圧が印加さ
れるのを防止するものである。
を有しており、電源入りスイッチ15とリレー2の出力
接点の内の少なくとも一方がオンしている場合には、交
流電源1から負荷8と電源回路6にAC100Vの電源
が供給され、同時に電圧検知回路7にも交流電源1から
AC100V入力がなされて通電信号を出力する。
サラン形の誘導電動機16と、電動機16に接続した進
相用コンデンサ17と、排水弁18、給水弁19を備え
ている。排水弁18と給水弁19は、AC100Vの電
源を供給することにより、バルブを開いた状態とするこ
とができるものを使用している。
への電源供給を制御回路4のマイクロコンピュータ9か
らオンオフ制御するものであり、各双方向性サイリスタ
のゲートから駆動電流を引き抜いてオンさせるための抵
抗21a、21b、21c、21d、双方向性サイリス
タ22a、22b、22c、22d、NPN形のトラン
ジスタ23a、23b、23c、23d、各トランジス
タのベース電流を供給する抵抗24a、24b、24
c、24dによって構成しており、マイクロコンピュー
タ9から約5Vのハイ信号が出力された場合には、それ
に接続されたトランジスタおよび双方向性サイリスタが
オン状態となり、交流電源1からのAC100Vが供給
されるよう構成している。
クロコンピュータ9からの出力端子a、bの内の一方が
ハイとなり、それによって双方向性サイリスタ22a、
22bの一方がオンすると、回転磁界が発生して一方向
にトルクが発生するもので、aとbのどちらをハイに上
げるかによって、電動機16の回転方向を左右に変える
ことができる。
シリコンダイオードをブリッジ接続した全波の整流器2
6、その出力に接続され電圧リプルを低減させるための
電解コンデンサ27、さらにコンデンサ27によって平
滑された直流電圧から安定な直流を得るための抵抗2
8、定電圧ダイオード29、トランジスタ30、電解コ
ンデンサ31を設けている。
される電圧が3.3V以上の場合に、リセットIC10
の作用により、マイクロコンピュータ9に対してリセッ
ト解除がなされる構成となっており、その直後から、動
作が可能となる。
2をオフさせると、その後電圧検知回路7からの出力信
号を監視し、電源入りスイッチ15がオンとなった場合
には、電圧検知回路7の通電信号により、リレー2を再
びオンするようにしている。
ダイオード4本を全波整流ブリッジ接続して構成した整
流器33、整流器33の出力に接続したフォトカプラ3
4、その出力側から接続された抵抗35、36とそれに
よって駆動されるPNP形のトランジスタ37、トラン
ジスタ37のコレクタからGND間に接続した抵抗38
とノイズ防止用の0.01μFのコンデンサ39で構成
している。
れる際の双方向性サイリスタ22a、22bのオンオフ
動作波形を示したものであり、双方向性サイリスタ22
a、22bはいずれも2秒間のオン状態の継続がなさ
れ、それぞれ交互にオン期間が存在するとともに、ター
ンオフ後から次に他方の双方向性サイリスタがターンオ
ンされるまでに、0.6秒間の休止時間、すなわち両方
の双方向性サイリスタが共にオフ状態となっている期間
を設定している。
16は、左右交互に回転動作を行い、撹拌翼(図示せ
ず)がそれに伴って左右交互に回転することから、洗濯
兼脱水槽(図示せず)内に水流が生み出され、投入され
た衣類の洗濯が行われる。
ロコンピュータ9は端子aのみを脱水動作中ハイに固定
することから、トランジスタ23a、双方向性サイリス
タ22aがオンされ、同時に双方向性サイリスタ22c
についてもマイクロコンピュータ9のc端子がハイにさ
れることにより、排水弁18が開放されると共に、クラ
ッチも入り、電動機16によって発生するトルクにより
洗濯兼脱水槽全体が回転して、遠心脱水が行われる。
ものであり、電源回路6からの出力電圧Vccに対して、
マイクロコンピュータ9のリセット端子RESに出力さ
れる電圧Vresetの値は、Vcc<3.3Vの領域において
は、ほぼ零Vであるが、Vcc>3.3Vの条件下では、
ほぼVreset=Vccとなる。
RESにローが印加されている状態においては、動作を
停止した状態となっていて、同端子がハイ、すなわち電
源回路6から供給される電圧に対して半分以上の値であ
る状態となった場合に、動作を開始するものであること
から、制御回路4は、電源回路6からの供給電圧が所定
値である3.3V以上の場合に動作が可能となる。
しており、(a)は交流電源1の出力電圧、(b)は電圧検知
回路7の出力電圧Vdetの波形を示している。
イッチ15がオンの状態では、交流電源1の出力電圧の
瞬時値が、約10V以上の期間にはフォトカプラ34の
入力(発光ダイオードの電流)は、フォトカプラ34を
経て、トランジスタ37をオンさせるだけのものとな
り、従って電圧検知回路7は、ハイの出力をマイクロコ
ンピュータ9に出力し、交流電源1の出力電圧の瞬時値
が約10V未満になる期間については、ローが出力され
ることになるため、結果的には通電信号として、(b)に
見られるような交流電源1の周波数が60Hzの場合に
ついては、その周波数に同期した120Hzのパルス列
が出力される。
特にこのような構成の電圧検知回路を使用しなければな
らないというものではなく、例えば半端整流などで60
Hzの交流電源に対して、60Hzのパルス列が出力さ
れるというものであってもよい。
両方が共にオフしている状態においては、フォトカプラ
34もトランジスタ37も恒等的にオフの状態が保たれ
ることから、電圧検知回路7の出力は、ローに固定され
る。
特に電圧検知回路の構成についての限定を行ったもので
はなく、他の部分の電圧、例えば電源回路6内の電源ト
ランス25の2次側電圧や、コンデンサ27の電圧など
の絶対値もしくは時間的変化量を検知するものであって
もよく、その出力波形についても、パルス列を出力する
ものの他、例えばハイの出力が通電信号として出力さ
れ、ロー信号が通電状態以外の条件で出力されるような
ものであってもよい。
チャートを示している。図5において、電源回路6の出
力電圧Vccが3.3V以上となると、リセットIC10
の作用により、ステップ200で動作を開始する。
ステップ201でイニシャライズし、ここで内蔵された
メモリやレジスタ、フラグなどの初期化などを行う。そ
の直後に、ステップ202でリレー2をオンし、リレー
2の出力接点をオン状態にする。
出力ポートの電流容量が、駆動コイル3に必要となる電
流値よりも小さいため、出力ポートからトランジスタ1
3を働かせることにより駆動コイル3に電流を流してい
る。
無の検知をしているが、初回においては前述のフラグの
初期化により、ステップ203に進む。
電源切りスイッチ11、スタートスイッチ12が接続さ
れている入力ポートの値を読み込む動作を行い、前述の
如くマイクロコンピュータ9は、構成部品の点数削減の
ため、リレー2の駆動の制御と負荷駆動回路20への信
号出力の両方を行うことから、電源切りスイッチ11、
スタートスイッチ12の状態は、いずれもマイクロコン
ピュータ9に接続し、読み込ませている。
スイッチを接続し、それらについてもマイクロコンピュ
ータ9で処理させることも行われるものであり、その場
合には、さらにスイッチの接続数を増し、またそれらの
機能に必要なアルゴリズムを追加する。
れ、いずれかのキーが押されてスイッチがオンしている
ならばステップ205へ進み、またいずれのスイッチも
押されておらず従ってすべてのスイッチがオフとなって
いるならばステップ210へ戻る。
押されてオンとなった場合には、ステップ206へ進み
駆動スタートを実行し、そうでない場合には、ステップ
207へ進む。ここで、ステップ206では、インバー
タ装置が全自動式の電気洗濯機として動作するものであ
ることから、洗濯、すすぎ、脱水にいたるシーケンスを
順次動作する。したがって、マイクロコンピュータ9の
a、b、c、dの各出力端子に順番に信号を出力してい
くことにより、電気洗濯機としての動作をさせる。
を行っていることから、一度ステップト206を通過さ
せると、負荷駆動回路20として必要な上記の動作は、
フラグを検知したルーチン側で対応が可能である。この
ため、一度ステップ206を通した後、ステップ203
〜ステップ207までのループ処理を行い、キーの入力
を受け付けている状態に保っていても、洗濯〜脱水のコ
ースは順序よく実行される。
ッチ11が押されていてオン状態となっていた場合に
は、ステップ208へ進み、ステップ209でリレー2
をオフし、そうでない場合には、ステップ210へ戻
る。
ている入力のキースイッチは、電源切りスイッチ11
と、スタートスイッチ12のみであることから、特にス
テップ207の判定は必要ではないが、ステップ207
を設けることによりノイズ等の影響を極力さけるという
効果を上げている。
には、終了フラグがハイとなり、ステップ21からステ
ップ208へ進む。ここでは、負荷駆動回路20に対し
てマイクロコンピュータ9がa〜dの端子について、す
べての電位のロー出力として、負荷8の構成要素を全て
オフ状態とし、またこの時点でマイクロコンピュータ9
に接続されているキーからの入力についても全て行わな
い状態に固定させる。
発光ダイオードなどはマイクロコンピュータ9には接続
を行ってない例を示しているが、そのような表示のため
の構成要素をもけている場合においては、それらに対し
ても完全にオフとし、結果的には外見上全く電源が切れ
てしまっている状態とする。
スタ13をオフさせることによりリレー2の駆動コイル
3への供給を遮断してオフの状態とする。
2の出力接点がオフ状態になったかどうかを電圧検知回
路7からの通電信号の有無で判断する。本実施例では前
述したように、交流電源1に同期したパルス列を出力す
る電圧検知回路7を使用している関係上、ステップ21
1ではパルス列がある場合には、再度ステップ211が
実行されるので、結果としてパルス列がなくなり、通電
信号がなくなるのを待つという動作がなされ、ステップ
212に移る。
にはYesへ、通電信号がない場合にはNoへ移動す
る。したがって再び電源検知回路7からの通電信号がY
esとなるのを待つという動作をする。ステップ212
において、電源検知回路7からの通電信号が有りとなれ
ば、ステップ201へ戻る。よって、再びステップ20
1とステップ202が実行され、リレー2がオンされ
る。
ンからオフに移った時点および電源入りスイッチ15が
オンされた時の判定に際して、電圧検知回路7がノイズ
などによる誤動作をさけるため、ステップ211、21
2については、いずれも3回聞きとし、それによって装
置の信頼性を確保している。
ピュータ9にはソフトリセットという機能が備わってい
ることから、実際にはステップ212がYesとなれ
ば、前述のソフトリセット命令が実行されて、再びステ
ップ200から処理が開始される。
機の動作について説明する。まず、電源入りスイッチ1
5をオンした際の動作について説明する。図6は、電源
入りスイッチ15をオンした場合の各部の動作波形図を
示したもので、(a)は電源入りスイッチ15のオンオフ
状態、(b)は電源回路6の出力電圧Vcc、(c)はリセット
IC10の出力電圧、(d)はリレー2の駆動コイル3に
印加される電圧Vrly、(e)はリレー2の出力接点のオン
オフ状態、(f)は電圧検知回路7の出力電圧Vdet波形を
示している。
t0で電源入りスイッチ15が使用者によって操作され
て、モーメンタリスイッチがオンとなり、オン状態が2
00ミリ秒間続いた後使用者が手を離し、オフとしてい
る。
れると、電源回路6の電源トランス25の1次側にAC
100Vが印加され、2次側に接続されたコンデンサ2
7が充電されるので、(b)に見られるようにVcc電圧の
上昇が始まり、時刻t1で3.3Vに達すると、(c)に示
すように、リセットIC10の作用により、マイクロコ
ンピュータ9のRES端子の電圧がほぼ零V状態からハ
イ(ほぼVccに近い値)の状態にまで立ち上がり、マイ
クロコンピュータ9の動作が開始される。すなわち図5
に示したフローチャートのステップ200からの動作が
始められる。
9は、図5のステップ201でイニシャライズした後、
時刻t1から10ミリ秒の後となる時刻t2にて、Vrly
を15V印加とし、リレー2の出力接点は、(e)に示す
ように、時刻t2からさらに20ミリ秒経過した時刻t3
にて、オン状態となる。
あり、マイクロコンピュータ9が動作開始する時刻t1
には、パルス列を出力する。リレー2の出力接点がオン
となると、その後は電源入りスイッチ15をオフにして
も、リレー2の出力接点を通じて、交流電源1から装置
への電力供給が継続して行われる。
明する。図7は、電源切りスイッチ11を200ミリ秒
押した場合の各部の動作波形を示しており、(a)は電源
切りスイッチ11のオンオフ状態、(b)は電源回路6の
出力電圧Vcc、(c)はリセットIC10の出力電圧、(d)
はリレー2の駆動コイル3に印加される電圧Vrly、(e)
はリレー2の出力接点のオンオフ状態、(f)は電圧検知
回路7の出力電圧Vdet波形を示している。
がオンされると、マイクロコンピュータ9は、図5に示
したステップ207からステップ209でリレー2をオ
フするので、時刻t0から10ミリ秒経た時刻t1におい
て、(d)に見られるようにVrlyがローとなる。
ス等の影響により、遅延時間が発生するが、時刻t1か
らさらに20ミリ秒経過した時刻t2にて、その出力接
点は、(e)に示すようにオフ状態となる。電圧検知回路
7の出力電圧Vdetについても、時刻t2の後は、(f)に
見られるように零V状態に固定される。
と、交流電源1は一方の線が切り離された状態となるこ
とから、電源回路6にも交流電源1からの電力供給が絶
たれた状態となり、コンデンサ27、31に蓄えられた
静電エネルギーがマイクロコンピュータ9等に供給さ
れ、次第にVcc電圧が低下し、時刻t3において、(b)に
見られるように、Vcc=3.3Vとなって、同時刻で(c)
に示しているように、リセットIC10の出力電圧Vre
setがほぼ零Vにまで引き込まれ、マイクロコンピュー
タ9は停止する。
ほぼ零Vに固定されていることから、図5に示したフロ
ーチャート上では、ステップ211の判定処理の繰り返
しを終了し、ステップ212の判定処理の繰り返し動作
が行われており、その状態でリセットIC10の動作に
よりマイクロコンピュータ9は停止する。
も、マイクロコンピュータ9が停止しないように、コン
デンサ27、31の容量を大きく設定し、Vccが保たれ
る定数設計としていることから、時刻t2から時刻t3ま
でに3秒間要する。
濯機を使用する場合には、図6で説明したように、再び
電源入りスイッチ15を操作してオンさせることによ
り、動作を開始することができる。
3V以上ある状態で、電源入りスイッチ15がオンされ
た場合の動作について説明する。
て、リレー2がオフされてから、1.5秒後に再度電源
入りスイッチ16がオンされた場合における動作波形を
示しており、(a)は電源入りスイッチ15のオンオフ状
態、(b)は電源切りスイッチ11のオンオフ状態、(c)は
電源回路6の出力電圧Vcc、(d)はリレー2の駆動コイ
ル3に印加される電圧Vrly、(e)はリレー2の出力接点
のオンオフ状態、(f)は電圧検知回路7の出力電圧Vdet
波形を示している。
においても、Vcc>3.3Vであるため、リセットIC
10の出力電圧Vresetについては、波形は示していな
いが、常にハイ(ほぼVccに近い電圧値)となってい
る。
スイッチ11がオフされてからVccが低下していく動作
については、図7と全く同様の動作であるが、時刻t4
において、(a)に示すように、電源入りスイッチ15が
オンされる。
に、Vccが4.3V有り、従って図5に示したフローチ
ャート上においては、ステップ212の判定処理の繰り
返しが行われている状態となっている。
圧検知回路7の入力には、交流電源1の出力が接続され
ることから、(f)に示すように、通電信号であるパルス
列がマイクロコンピュータ9に入力される。したがっ
て、図5のフローチャートのステップ212の判断がY
esとなって、ステップ201に移る。
テップ200から、処理が進んでいくため、イニシャラ
イズの後、ステップ202でリレー2がオンされる。
列の有無の判定に際し、ノイズ等の影響を受けにくくす
るため、正規のパルス幅の信号があるかどうかについ
て、3回の入力確認動作により、ステップ212を行っ
ていることから、時刻t4でパルス列の復活してから、
リレー2へのVrlyの印加動作(t5)までには、約3
0ミリ秒の時間を要する。
刻t5からさらに20ミリ秒後に閉じてオンとなる。時
刻t5以降の動作については、初めて電源入りスイッチ
15がオンされた場合と全く同様である。
も、電源入りスイッチ15をオンとする操作が受け付け
られ、特に良好な操作性を実現することができる。
7が交流電源1に同期したパルス列を出力する構成とし
たことにより、比較的簡単、安価な構成でありながら、
確実に電源入りスイッチ15がオンされたことを検知す
ることができる。
りスイッチ11を押して、動作を中止させて、交流電源
1から切り離した状態にする場合の動作波形を示してい
るが、一般に、1回の使用は、洗濯、すすぎ、脱水等の
シーケンスが終了した後には電源が不要となるので、本
実施例においては、終了フラグが立っている状態を図5
のステップ210にて判定し、やはりステップ209に
制御が移るようにしており、それによって自動的に電源
が切れるものとなり、その際の動作波形については、図
7および図8に示したものと比較して、電源切りスイッ
チ11の波形以外は全く同じ動作となる。
していない状態(待機時)においては、交流電源1から
の電力供給を完全に切り離した状態とすることができる
ことから、待機時の消費電力をほぼ完全に零とすること
が可能となり、かつ電源入りスイッチ15、電源切りス
イッチ11などを小形、安価なモーメンタリスイッチと
することができ、またそれらのスイッチを機体に配置す
る際に従来の技術のような機構的な構成がないことか
ら、制約が少なく、例えば機体の前側に、メンプレン式
で設けることも可能となり、デザイン面で優れていると
同時に、使い勝手を向上することができる。
回路40は、交流電源1に接続し、直流出力に3相出力
するインバータ41を接続し、インバータ41の出力に
3相入力仕様の電動機42を接続している。整流平滑回
路40はダイオード43、44、45、46をブリッジ
に接続した整流器47、560μFの電解コンデンサ4
8、49を設けている。
これは珪素鋼板を積層した鉄心で構成した磁路の一部に
空隙(ギャップ)を設け、これにエナメル銅線を巻いて
構成し6mHのインダクタンスを持たせたものであり、
装置の定常動作条件となる交流電源1からの入力電力が
400Wとなる最大入力パワー状態においても、鉄心内
の磁束密度も約1.4T以下に抑えられるように、巻線
のターン数と、ギャップ長を設定している。
換するものであり、その構成要素であるダイオード4
3、44、45、46は、いずれもシリコンダイオード
で実現している。コンデンサ48、49は、インバータ
41の入力の直流電圧をリプル成分の小さいものとする
ものであり、インバータ41の入力電圧をリプル電圧の
小さい直流とすることにより、電動機42に加えられる
電圧、電流のリプル成分を抑え、それによって電動機4
2およびインバータ41の効率を高くし、インバータ4
1の動作周波数と交流電源1の周波数の干渉による騒音
の発生を抑えるという作用も持っている。
のインバータ41の動作時において、インバータ41に
リプル分の小さい直流電圧を供給しようとする際に、交
流電源1のピーク電圧付近の位相で、コンデンサ48、
49への充電電流が流れ込むことにより、ピーク電流値
が大となることを防止し、交流電源1からの電源高調波
(特に3次、5次など)を低減する。
イル50は、上述の目的以外にも後述するように、リレ
ー2の出力接点がオンとなった直後のコンデンサ48、
49へのインラッシュ電流を低減させるという役割を果
たすものであり、特にリレー2の出力接点がオンされる
際の条件として、既にコンデンサ48、49の充電が進
んでいることから、インラッシュ電流値はチョークコイ
ル50のインダクタンスが有効な作用によって、効果的
に低減することができる。
らコンデンサ48、49に至る経路の間に接続されてお
り、起動回路51は押しボタン式の一般にモーメンタリ
スイッチと呼ばれる電源入りスイッチ15と68Ω5W
定格の抵抗52の直列回路によって構成し、起動回路5
1はリレー2の出力接点間に並列に接続している。
押されてオンされた場合には、交流電源1から起動回路
51を通じて電源が供給されると同時に、コンデンサ4
8、49にも整流平滑回路40を通じて充電電流が供給
され、制御回路53はリレー2の出力接点をオンするこ
とにより、交流電源1からリレー2の出力接点、および
整流平滑回路40を通じて電源が供給される。
入りスイッチ15がオフとなっても、制御回路53は、
リレー2の出力接点を引き続きオンさせることにより、
インバータ41にも整流平滑回路40を経て直流の電力
が供給される。
ら約140Vの直流電圧を供給されて動作するスイッチ
ング電源54を有しており、スイッチング電源54から
直流の15.7Vの電圧が供給されて、リレー2の駆動
コイル3に30mAの直流電流を通ずることによりオン
動作をさせるものとなっている。
7を使用しており、100V60Hzの交流電源1が接
続された状態において、60発のパルス列がマイクロコ
ンピュータ9へと出力される構成となっており、上記実
施例1の構成と比較して、抵抗器32での電力損失を小
とすることができるものとなっている。ただし、この構
成に関しては、上記実施例1のような構成にしてもパル
ス列が出力されるという点に関しては、変わりはない。
抗59、1kΩの抵抗60、0.01μFのコンデンサ
61によって構成し、コンデンサ48、49の直列回路
の両端の電圧Vc2を1/101に分圧して、マイクロコ
ンピュータ9のAD入力端子に出力している。ここで、
AD入力端子は、入力されたアナログ電圧を内蔵のアナ
ログ/デジタル変換回路によってデジタル値に変換する
作用を持った入力端子である。
ていることから、排水弁18、給水弁19を有してお
り、これらはいずれもAC100Vを印加することによ
り、動作するものを使用している。
ぞれフォトサイリスタ62、63を直列に接続した上
で、整流器47の入力端子間に接続し、フォトサイリス
タ62、63は、いずれも負荷駆動回路64によってオ
ンオフ制御され、また負荷駆動回路64は、スイッチン
グ電源54から直流電源を供給している。
イッチによって構成した電源切りスイッチ11を接続
し、装置の動作中に使用者が電源切りスイッチ11を押
してオンとすることにより、後述のマイクロコンピュー
タ9の作用によって装置の動作を中断させ、リレー2に
よって交流電源1が切り離された状態とし、その後のイ
ンバータ装置の消費電力、すなわち待機電力の値をほぼ
完全に零の状態とするために設けている。
いる状態で、その両端間に100Vの交流電圧が印加さ
れるのに対し、電源切りスイッチ11は例えば5Vの電
源からマイクロコンピュータなどに信号を与えるもので
あり、オン時の電流についても、10mA程度で済むも
のであることから、電源入りスイッチ15よりもさら
に、低電圧、小電流の仕様で十分実現することができ、
よって極めて小形、低コストのスイッチを使用し、装置
の小形化、低コスト化を実現している。
うに1台のマイクロコンピュータ9で、リレー2のオン
オフ信号処理と各負荷のオンオフ信号処理の両方を行う
ことにしている。しかし、さらにこれに加えて、マイク
ロコンピュータ9に例えば洗濯終了時やエラー時に吹鳴
する、ブザーなどを接続して鳴らせるというようにして
もよく、例えば表示回路などの他の負荷をも駆動させる
ようにしてもよい。
回路図を示したものであり、入力端子はa端子とd端子
間となっており、この間にはコンデンサ49からの直流
電圧として140Vが入力される。
ング電源54の出力端子であり、b端子とd端子間には
15.7Vの直流電圧が出力され、またc端子とd端子
間には5Vの安定化された直流電圧が出力され、制御回
路53に用いているマイクロコンピュータ9などに電源
供給を行う。
Fの静電容量を有するメタライズド、ポリエステルコン
デンサであり、入力の直流電圧のノイズ防止とサージ電
圧の吸収用として直流の入力端子間に挿入され、より高
周波におけるインピーダンスの低下を行わせる。高周波
トランス65は、フェライトによって構成したコアで磁
路を形成するとともに、その磁路の一部にギャップを設
け、そのまわりに各コイルを巻いて構成している。
とGND間に内蔵しているスイッチング素子を、100
kHzのほぼ一定した周波数でオンオフさせ、かつスイ
ッチング素子のオン期間の比率は、e端子とGND間の
電圧がほぼ一定値(6V)となるようにフィードバック
制御する。また、同時にf端子に流入する電流により、
本IC内部の回路電源も供給する。
69は、高周波トランス65の2次側から100kHz
の高周波を整流するもので、定電圧ダイオード70は、
b端子からの出力電圧が15.7Vの状態において、ス
イッチング電源制御IC66のe端子の電位が一定電圧
に等しくなるようにするために接続している。
記フィードバック動作におけるb端子電圧の検知のリプ
ルを抑えるために設けたものであり、電解コンデンサ7
2には、ファストリカバリダイオード69より、約7.
5Vの整流出力(直流電圧)が供給される。
て、電解コンデンサ71に得られる7.5Vの電源から
安定化された直流電圧をc端子に出力する。電解コンデ
ンサ74は、三端子レギュレータ73の寄生発振の防
止、およびc端子に出力される5V電源の電圧安定性を
向上させるために設けている。したがって、制御回路5
3に用いられるマイクロコンピュータ9は、5V電源が
非常に安定して供給される。
ッチング電源制御IC66に内蔵されたスイッチング素
子のターンオフ時において、f端子に発生するサージ電
圧を吸収させるために設けたもので、特に高周波トラン
ス65の1次コイルと2次コイル間の絶縁性能を良くす
るため、リーケージインダクタンスが大となっていて
も、それによって発生するターンオフ時のf端子への過
電圧の印加を効果的に防止する。
オフ時においては、f端子からスナバコンデンサ75と
スナバ抵抗76に電流が流れることにより、f端子の電
圧のピーク値は、おおよそa端子に入力される電圧値1
40Vに対して2倍程度に抑えることができる。
特性を示しており、直流の入力電圧の値が約40V以下
の条件においては、スイッチング電源制御IC66のf
端子からの電流供給が不十分となり、発振動作が行われ
ないことから、100kHzのスイッチングは行われ
ず、したがってb、cいずれの端子への出力電圧もほぼ
零となる。
の電流によるスイッチング電源制御IC66への電源供
給が行われることから、100kHzのほぼ一定の周波
数のスイッチング動作(発振)が開始され、bとcの出
力端子には、それぞれ15.7Vと5Vの電圧が出力さ
れる。
チング動作(発振)が開始されてから後は、e端子から
スイッチング電源制御IC66の電源が供給されるよう
に、電源入力の切り替えがなされるものを使用してい
る。
ギュレータ73の動作により、より安定化された電圧が
得られるが、b端子については、スイッチング電源制御
IC66が内蔵スイッチング素子のオン時間をe端子の
電位がほぼ一定値になるようにフィードバックするとい
う作用により、これも入力電圧の変動の影響は、抑えら
れたものとなる。
構成している。図12では、直径173mmの固定子7
7と直径108mmの回転子78によって構成してお
り、固定子77は、厚さ0.5mmの珪素鋼板を20m
mの厚さに積層して構成した鉄心79の幅12mmのテ
ィース(歯)部分に巻線80a〜80lを設けて構成し
ており、巻線80a〜80lは、各0.6ミリ径のエナ
メル線を1本持ちで、300ターン巻いている。さらに
ホールIC81、82、83を設けている。
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。
ークとして動作する厚さ3.2mmの鉄板をプレスして
製造したカップ状の鉄心84と、この鉄心84の表面に
接着したパラレル配向のフェライト磁石を使用した永久
磁石85a〜85hと、出力軸86とを有している。永
久磁石85a、85c、85e、85g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85b、8
5d、85f、85hは、外側にS極がくるように着磁
がなされている。
石85a〜85hが飛び散るのを防ぐために、例えば熱
収縮性のある樹脂チューブなどを回転子78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。
外側に、回転子78を内側に配設したインナーロータ構
成としているが、逆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することもできる。
回転子78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。
したものであり、図13に示すように、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87、88、
89を構成している。図13において、各巻線の黒丸印
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。
2スロットの構成としているが、特にこの構成でなけれ
ば実現ができないというものではなく、他の極数、スロ
ット数であってもよい。
流ブラシレスモータとよばれる回転子に永久磁石を有
し、3相の電機子巻線を固定子に施したものを使用し、
一方、インバータ41は、永久磁石の位置を例えばホー
ルIC等の磁気センサにより検知しながら、3相6石の
IGBTのオンオフを一般に120度通電と称されるよ
うな方法にて、順次切り換えていくことにより、永久磁
石の磁束に対する巻線電流の直交性がほぼ常時保つとい
う動作を行わせ、直流モータと同様に電動機42から回
転パワーを取り出すものとなっている。
機42に供給される電流の波形が、正弦波に近いものと
なるように、インバータ41の内部に存在するスイッチ
ング素子をPWM制御するようなものであっても、さら
に、特にこのような直流ブラシレスモータに限定される
ものではなく、例えばかご形回転子を有するインダクシ
ョンモータ、スイッチドリラクタンスモータ、ヒステリ
シスモータなどであってもよく、また3相にこだわるも
のでもなく、例えば2相などであってもよい。
トの固定子を有する構成などでも良いが、これとても特
に限定するものではなく、極数、スロット数、コイルピ
ッチ、短節係数、分布係数などは電動機の設計により、
自由に決めることができるものである。
も、その回転により発生する誘導起電力をインバータで
検知することにより、ホールIC等のセンサを使用する
ことなく、直流モータとして動作させるセンサレス方式
としてもよく、また同期モータとして動作させ、例えば
電流値が常に最小となるような電圧値を探りながら電動
機に供給されるようにしてセンサレス制御を行うもの、
あるいは直軸電流がほぼ零となるように電動機に供給す
る電圧を変化させる同期モータとする構成であってもよ
い。
の材質としてもフェライト系、希土類系など様々な材質
が利用できるものであり、また回転子の内部に鉄心を埋
め込んで設けることにより、リラクタンストルクを併用
して高効率化などを図ったものであってもよい。
照しながら動作を説明する。図14は、本実施例におけ
る制御回路53に使用しているマイクロコンピュータ9
のフローチャートを示すものである。
テップ213、214を追加している点において差違が
あるが、その他のに関しては、図5と全く同様の動作を
行う。
ピュータ9は、AD入力端子に入力されるアナログ電圧
値をデジタルに変換して入力し、ステップ214におい
て、その値を所定値と比較し、その値が所定値よりも大
きくなるまでは、再度ステップ213に戻るという動作
を行わせる。本実施例においては、Vs=150Vとし
ていることから、Vc2>150Vとなってからステップ
202に移り、リレー2をオンする。
た場合における動作波形図を示すものである。
15のオンオフ状態、(b)は電気洗濯機の入力電流、(c)
はリレー2の出力接点のオンオフ状態、(d)はコンデン
サ49の電圧Vc1と、コンデンサ13、14の直列回
路、すなわちインバータ41への入力電圧Vc2の波形、
(e)はスイッチング電源54の出力電圧を示している。
電源入りスイッチ15を手で押したことによって、交流
電源1からは、68Ω5Wの抵抗52を通して、コンデ
ンサ48、49の充電が始まる。
が上側がプラスの状態において、電源入りスイッチ15
がオンした場合には、交流電源1の上側端子からチョー
クコイル50、整流器47内のダイオード43、コンデ
ンサ48、電源入りスイッチ15、抵抗52を経て交流
電源1の下側端子へと電流が流れ、また、交流電源1の
極性が逆となり、下側の電位が高電位となれば、交流電
源1から抵抗52、電源入りスイッチ15、コンデンサ
49、ダイオード44、チョークコイル50を経由し
て、交流電源1の上側端子に戻る経路で電流が流れる。
52による電流制限作用により、ピーク電流値として
は、交流電源1のピーク値141Vを68Ωで除した
値、すなわち2.1Aに制限される。コンデンサ48、
49の充電が進めば、抵抗52の両端にかかる電圧値は
減少し、後に述べるリレー2の作用により、上記以上の
電流が流れることはない。したがって、電源入りスイッ
チ15は電流定格が小さいもので実現することが可能と
なる。
が40Vになり、スイッチング電源54の出力電圧が1
5Vに立ち上がり、固定されると、制御回路53におい
て、マイクロコンピュータ9がリセット状態から動作可
能状態に移り、プログラムが動作を開始するが、ここで
マイクロコンピュータ9は、リセット解除後、図14に
示すように、まずステップ201にてイニシャライズ
し、つぎにステップ213、314により、Vc2値がさ
らに充電されて上昇し、Vc2=150Vに達するまで引
き続き抵抗52を通じての充電動作を継続させる。その
後にステップ202に進む。
ンとする命令を読み込むことから、Vc2>150Vとな
った時刻である時刻t4において、(c)に示すように、リ
レー2の出力接点はオン状態となる。
9の直列回路には、150Vの電圧まで充電がなされて
いる状態となっているので、リレー2がオンした場合に
は、チョークコイル50には、交流電源1のピーク位相
付近において、若干のインラッシュ電流がリレー2の出
力接点を通じて流れることになる。
時に流れるインラッシュ電流の値は、コンデンサ48、
49の電荷が零の状態から、いきなりリレー2の出力接
点がオンする場合に比較して、小とすることができる。
スについても、電流値が小さい範囲内であれば、磁気飽
和の影響を低くすることができることから、結果的にイ
ンダクタンスによる減流効果もかなり効かせることがで
き、リレー2の出力接点、整流器47のダイオード4
3、44、またコンデンサ48、49の各構成要素につ
いて、インラッシュ電流に対する信頼性の確保が容易に
実現でき、低コスト、小形の装置としながらも、十分な
信頼性を有する装置が実現できる。
引き出し電流値も抑えられることから、交流電源1の負
担も軽くなり、また交流電源1に接続された他の負荷へ
の影響も低減することが可能となる。
秒間の押しボタン操作の後に手を離し、電源入りスイッ
チ15をオフとしているが、既に時刻t4においてリレ
ー2の出力接点がオンしていることから、時刻t4以降
については電源入りスイッチ15および抵抗52の直列
回路で構成された起動回路51に流れる電流はほとんど
零となり、電源入りスイッチ15がオフとなっても、リ
レー2の出力接点から整流平滑回路40を通してコンデ
ンサ48、49、制御回路53、およびインバータ41
に電源が供給され、電源入りスイッチ15のオンオフは
無関係となる。
ータ41の入力の直流電圧検知を行うことにより、特に
インラッシュ電流値を効果的に抑えるという効果を上げ
ているが、一般にスイッチング電源は、特性上低電圧入
力領域においては、内蔵されたスイッチング素子の駆動
不可能となることから、出力に電圧が得られる最低電圧
入力の条件以下の入力条件においては、出力電圧値が定
格値に対して極端に低く、よって例えばマイクロコンピ
ュータなどによる制御回路の構成部品の動作可能電圧以
下となるなどの動作が発生することから、本実施例のよ
うな別段の直流電圧検知などを行わない場合でも、スイ
ッチング電源の特性により、上述のようなインラッシュ
電流の低減効果は、かなり得ることができる。
グ電源54は、時刻t1から50ミリ秒後に起動するこ
とができることから、押しボタン操作により電源入りス
イッチ15がオンとされている期間は、150ミリ秒程
度でも十分であり、よって使用者から見た応答性は十分
のものとなる。
がオンされた後には、負荷駆動回路64により、給水弁
19、排水弁18、およびインバータ41がそれぞれ順
次駆動されることにより、全自動の洗濯動作(すすぎ、
脱水等も含む)が行われ、電気洗濯機としての動作が終
了した時点で、制御回路53からリレー2をオフとする
が、上記実施例1と同様、モーメンタリスイッチである
電源切りスイッチ11をオンすることにより、電気洗濯
機としての動作を中断させ、やはりリレー2をオフして
電源を切らせることも可能である。
1が装置から切り離された状態となることから、待機電
力をなくすことができる。
ュータ9からトランジスタ13をオフさせる信号が出力
されることになり、それによってリレー2の出力接点が
オフとなる場合の動作は、上記実施例1と同様である。
の入力となる直流電圧のリプルを小さくすることによ
り、十分なトルクを確保して電気洗濯機として十分な動
力性能を得ると共に、インバータ41を構成するスイッ
チング素子の電流値のピーク値を抑える等の効果を得る
ために、コンデンサ48、49は、560μFという大
容量のものを用いている。
ッチング電源54が消費する電流によって、コンデンサ
49の端子間電圧が低下し、約40Vにてスイッチング
電源54から制御回路53へと供給されているマイクロ
コンピュータ9等のための電圧VDDが低下して、リセッ
トIC10からの出力電圧がローとなるまでの時間が、
5秒程度かかることもあるが、リセットIC10の出力
がハイの期間中においても、電源入りスイッチ15がオ
ンされれば、電圧検知回路55からの信号がマイクロコ
ンピュータ9に入り、リレー2は直ちにオンされ、その
際の動作については、上記実施例1と同様である。
タ9の電源については、スイッチング電源54から出力
されたまま用いずに、一旦例えば3端子レギュレータ7
3を使用して5Vの安定した電圧としているが、スイッ
チング電源54の出力を、例えばフライバック式コンバ
ータのトランスからタップからファストリカバリダイオ
ードの整流出力からそのまま供給してもよい。
1を3相6石の構成とし、その6石のスイッチング素子
はいずれもIGBTとし、特に上側のスイッチング素子
については、その駆動用の電源を下側のスイッチング素
子のオン期間中に電解コンデンサに蓄えて利用するブー
トストラップ方式を用いたことから、結果的にスイッチ
ング電源54の15.7Vの出力から上側のスイッチン
グ素子の駆動電源が得られる構成となっているので、出
力の数が少なくて済んでいる。
には、上側のスイッチング素子のそれぞれに駆動用の直
流電源が必要となるので、スイッチング電源54は、絶
縁した例えば15V出力をさらに3系統持つものとする
必要が発生する。
ンス65に、さらに巻線を3本巻き足し、各々にファス
トリカバリダイオードと電解コンデンサ等による整流回
路を設け、フライバックの動作により、これらの電解コ
ンデンサにもファストリカバリダイオードからの電流が
供給されるようにすることにより、実現することができ
る。
路部分をインバータ41とは電気的に絶縁し、交流電源
1からの外来ノイズに対する耐ノイズ性能を向上した
り、万一の故障時などにおける使用者の感電事故などの
防止を行ない、より安全性の高い装置を実現する場合な
どにおいても、同様に高周波トランス65に別巻線を施
せばよく、その場合には巻数により出力電圧仕様を変化
させることができ、それぞれの負荷に絶縁され、かつ最
適な電圧が供給される。
ング電源についても、本実施例ではフライバック式(オ
ン−オフ式)のコンバータ方式によりスイッチング電源
54が実現されている例を上げているが、他の方式のも
のであってもよく、例えば自励式のフライバックコンバ
ータ(RCC等)や、フォワード方式のコンバータ(フ
ィードフォワードコンバータ、フォワードパスコンバー
タ、オン−オン形コンバータ)、共振形コンバータ、ブ
リッジ形(多石式)などであってもよく、あるいは例え
ば1石のスイッチング素子にリアクタ、フライホイルダ
イオードなどを使用して簡便に構成した非絶縁の降圧チ
ョッパ式などであってもよい。
ものであればどのような構成についても、コンデンサ4
9からの直流電圧が利用でき、またいずれの方式のもの
であっても、入力される直流電圧の値が、スイッチング
電源として動作することのできる最低値に達しない条件
においては、前記スイッチング素子の駆動(オンオフ)
が不可能となることから、出力電圧がほとんど得られ
ず、前記最低値を越える条件においてはほぼ定格出力電
圧値に近い電圧が得られることから、スイッチング電源
としての入力電圧と出力電圧の関係は、図3に類似した
ものとなることから、これらの構成にあっても、本実施
例と同等の効果を得ることができる。
120〜140V程度の直流電源を供給することによ
り、スイッチング電源54を動作させているので、特に
電気洗濯機の場合に必要となる耐トラッキング性能を確
保することも比較的容易となる。例えばコンデンサ4
8、49の直列回路の両端から280V程度の直流電圧
を供給されて動作するスイッチング電源を使用してもよ
い。
40は、コンデンサ48、49を用いた、一般に倍電圧
整流と呼ばれる構成のものを使用しているが、特にこの
ような構成に限るものではなく、後の実施例にて説明が
なされるように、4本のダイオードを用いたブリッジ整
流器の出力に1個のコンデンサのみを接続した全波整流
の構成であってもよく、さらに小電力のインバータ装置
であるならば、半波整流のものであってもよい。
例の2個のコンデンサの直列回路に対して、さらに並列
コンデンサを接続する構成や、チョークコイルと並列に
無極性のコンデンサを接続し、その並列共振回路の共振
周波数を例えば交流電源1の周波数の3倍に相当する、
150〜180Hz付近として電源高調波を軽減すると
いうような構成とすることもあり得るが、それらの構成
についてもすべて設計者の自由であり、本発明の請求項
3の範囲に該当するものとなる。
用されるノイズフィルタ回路を整流平滑回路の途中に挿
入したものなどについても、本発明の範疇となるもので
あり、例えばフェライトコアなどに、2本のコイルを巻
いて構成したコモンモードのチョークコイルを、交流電
源1と整流平滑回路40との間に挿入したものや、コモ
ンモードのチョークコイルを、チョークコイル50と、
整流器47の間に接続したものであってもよく、さらに
ノーマルモードノイズ、コモンモードノイズを低減する
ためのラインライン間コンデンサ(Xコン)、ラインア
ース間コンデンサ(Yコン)などを適宜接続したもので
あってもよい。
マルモードのチョークコイルを用い、かつコモンモード
チョークコイルをノーマルモードのチョークコイルと整
流器の間に接続し、さらにコモンモードチョークコイル
の入力端子の部分にYコンを接続し、ノーマルモードの
チョークコイルの入力および整流器の入力にはそれぞれ
Xコンを接続した構成によって、効果的に雑音端子電圧
の低減が図られることが確認できている。
なることにより、本実施例においては、整流平滑回路4
0、インバータ41、制御回路53、排水弁18、給水
弁19などのすべての構成要素に対して、交流電源1か
らの電力供給がなくなることから、リレー2がオフとな
った後の電力消費をほとんど完全に零にすることが可能
となっている。
め、ラインライン間のコンデンサ(Xコン)を、リレー
2の出力接点がオフとなった場合においても、交流電源
1に接続された状態となるように設計した場合には、電
源プラグを使用者が引き抜いた直後の感電事故を防止す
るため、例えば前記Xコンと並列に100kΩ程度の抵
抗を接続することになるが、その場合にあっても装置の
待機電力を0.1Wというようなきわめて小さな値とす
ることができ、十分な省エネ効果をあげることが可能と
なる。
として動作している時間は、家庭用として使用する場
合、1日に1〜2時間程度以下となることから、その他
の時間、すなわち待機時間における上記の各構成要素と
なる電子部品への電圧印加がないことから、耐久性の面
についても、有利となるという効果もある。
後に、コンセントに電源プラグを差し込んだり抜いたり
することにより、このような省エネ効果や電圧印加の継
続の防止を行うという効果をあげることもできるが、各
実施例ではそれが自動的に行われることから、非常に手
間が省けるとともに、電源プラグやコンセントの抜き差
しによる耐久性の低下を防ぐことも可能となり、また特
に電気洗濯機においては、水を使用することから、濡れ
た手で電源プラグの抜き差しをする場合の感電の心配も
ない電気洗濯機が実現できる。
0を動作させて直流として使用していることにより、例
えば日本国内のように、地域によって50Hzと60H
zの様な電源の周波数が複数となる可能性がある場合に
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いう効果も得ている。
後に一度だけ、直流電圧検知回路58からの電圧値を読
み込んでいるが、フローチャートに工夫を加え、インバ
ータ41によって電動機42を駆動している期間中にも
働かせ、電動機42の駆動中、すなわち洗濯中や脱水中
においても、Vc2が150Vを下回った場合において
は、直流電圧検知回路58から低電圧を制御回路53に
送出し、制御回路53は、リレー2をオフとする構成と
してもよい。
9が経時変化等による劣化で、静電容量の低下を起こし
た場合、もしくはひどい場合には、コンデンサ48、4
9内の端子部分とアルミフィルムの導通が不良となり、
ほぼ完全にオープン状態となることもあり得るが、その
ような場合には、インバータ41を運転した条件では、
特に交流電源1の零電圧位相付近におけるVc2検知電圧
が低下し、それが150V以下となった場合に、運転が
停止されてリレー2もオフとすることから、仮に上記の
不良が生じたままの状態において継続して使用された場
合に発生する可能性がある、部品の発熱などや、インバ
ータ41のピーク電流の増加などによる2次的な部品の
破壊などについても防止することができ、より安全性の
高い、電気洗濯機を実現することができる。
った場合など、リレー2がオフ状態のままでインバータ
41が運転された場合においては、仮にそのままの状態
でインバータ41の運転が継続された場合には、数十ワ
ット以上の電力が、インバータ41に供給され、その消
費電流が抵抗52を通じて流れ続ける状態となることか
ら、抵抗52の発熱が大となり、過熱、発煙、焼損にい
たる。
値を読み込んでおけば、上記の状態において発生する抵
抗器52での電圧降下の増大を、Vc1の低下により検知
して、停止することができることから、抵抗52の焼損
を防ぐことも可能となる。
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42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、直流電圧検知回路5
8から低電圧が出力され、リレー2をオフとすることか
ら、電源コードの過熱、焼損などの危険を防ぐことも可
能となるという効果もある。
クコイル50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、やはりリレー2がオフとなり、よって過熱、焼損等
を防止した、安全な装置が実現できる。
においては、所定値である150V以下の電圧であると
きに、リレー2をオフする構成としているが、さらに交
流電源1が高電圧となった場合にも、やはりリレー2を
オフとする構成としてもよい。
様が定められたインバータ装置に対して、誤って200
Vの高電圧が印加された場合などについても、リレー2
がオフとなって、構成部品の過電圧による破壊を防止す
ることもできる。
バータ41から電動機42に逆トルクを生じさせるよう
に電流を供給し、電磁的に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41から
の回生電流が整流平滑回路40のコンデンサ48、49
に逆流し、コンデンサ48、49、およびインバータ4
1の構成部品となるIGBT等のスイッチング素子に対
しても過電圧がかかるなどの可能性もある。
サ48、49の両端に電力を吸収するための抵抗などを
接続して、電動機42からの回生電力を吸収させること
により、所定値以下の電圧値に保たれるように接続を入
り切りするという構成が追加されるが、その場合にあっ
ても、例えば抵抗の断線などの故障により、回生電力の
消費が行われなくなれば、当然Vc2が上昇して過電圧と
なる。
回路58を用いて過電圧の検知を行ない、例えばインバ
ータ41に対して停止信号を出力すれば、このような場
合にも安全に対応することができる装置が実現しうるも
のとなる。
発明によれば、交流電源と、駆動電流を供給することに
より出力接点がオンとなるリレーと、電源入りスイッチ
を有し前記リレーの出力接点に並列接続した起動回路
と、前記リレーをオンオフさせる制御回路と、前記制御
回路に直流電圧を供給する電源回路と、前記交流電源の
電圧を検知する電圧検知回路と、電動機などの負荷とを
備え、前記電源入りスイッチと前記リレーの出力接点の
内の少なくとも一方がオンしている場合には、前記交流
電源から前記負荷と前記電源回路に電源が供給されると
ともに前記電圧検知回路は前記交流電源から入力が供給
されて通電信号を出力し、前記制御回路は、前記電源回
路から供給される電圧が所定値以上の場合に動作可能と
なり、動作中に前記リレーをオフした後、前記電源入り
スイッチがオンとなった場合、前記電圧検知回路からの
通電信号を受け、前記リレーを再びオンするよう構成し
たから、電流定格値が小さく、小形、低コストの電源入
りスイッチを使用し、それによってデザイン性や使い勝
手を向上することができ、待機状態での消費電力をほぼ
完全に零とすることができる。
圧検知回路は、交流電源と電源入りスイッチの直列回路
に接続し、通電信号として前記交流電源に同期したパル
ス列を出力するから、電圧検知回路を比較的簡単かつ小
形で安価なものとすることができ、制御回路に供給され
る電圧が制御回路が動作可能な値であるとき、電源入り
スイッチがオンとなった場合、確実にリレーを再オンす
ることができ、かつ待機時の消費電力をほぼ完全に零に
することができる。
荷は、整流器とコンデンサを有する整流平滑回路と、前
記整流平滑回路から直流電圧を受けるインバータと、前
記インバータの出力に接続された電動機とを有し、電源
回路は前記コンデンサから直流電圧が供給されるスイッ
チング電源により構成し、起動回路は電源入りスイッチ
と抵抗の直列回路で構成したから、コンデンサによるイ
ンバータの入力直流電圧のリプル電圧を低減して、動作
を安定化することができるとともに、電源投入時に電源
入りスイッチおよびリレーに流れるインラッシュ電流を
低減することができ、さらに、待機時の消費電力をほぼ
完全に零にすることができる。
ック化した回路図
ト
部動作タイムチャート
部動作タイムチャート
チを操作した場合の要部動作タイムチャート
ック化した回路図
性図
要部動作タイムチャート
Claims (3)
- 【請求項1】 交流電源と、駆動電流を供給することに
より出力接点がオンとなるリレーと、電源入りスイッチ
を有し前記リレーの出力接点に並列接続した起動回路
と、前記リレーをオンオフさせる制御回路と、前記制御
回路に直流電圧を供給する電源回路と、前記交流電源の
電圧を検知する電圧検知回路と、電動機などの負荷とを
備え、前記電源入りスイッチと前記リレーの出力接点の
内の少なくとも一方がオンしている場合には、前記交流
電源から前記負荷と前記電源回路に電源が供給されると
ともに前記電圧検知回路は前記交流電源から入力が供給
されて通電信号を出力し、前記制御回路は、前記電源回
路から供給される電圧が所定値以上の場合に動作可能と
なり、動作中に前記リレーをオフした後、前記電源入り
スイッチがオンとなった場合、前記電圧検知回路からの
通電信号を受け、前記リレーを再びオンするよう構成し
た電気洗濯機。 - 【請求項2】 電圧検知回路は、交流電源と電源入りス
イッチの直列回路に接続し、通電信号として前記交流電
源に同期したパルス列を出力する請求項1記載の電気洗
濯機。 - 【請求項3】 負荷は、整流器とコンデンサを有する整
流平滑回路と、前記整流平滑回路から直流電圧を受ける
インバータと、前記インバータの出力に接続された電動
機とを有し、電源回路は前記コンデンサから直流電圧が
供給されるスイッチング電源により構成し、起動回路は
電源入りスイッチと抵抗の直列回路で構成した請求項1
または2記載の電気洗濯機。
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