JP2000184778A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機の漏電を効果的に判定すること。 【解決手段】 交流電源１を直流電源に変換する整流回
路２と、零相変流器を有する漏電検知回路３と、前記整
流回路２の出力する直流電源を交流電源に変換するパワ
ースイッチング手段４ａ〜４ｆより構成されたインバー
タ回路４と、前記インバータ回路４の出力に接続した電
動機５と、前記パワースイッチング手段４ａ〜４ｆをオ
ンオフ制御する制御手段６を備え、前記インバータ回路
４は三つの高電位側のパワースイッチング手段と三つの
低電位側のパワースイッチング手段により三相全波の構
成とし、前記制御手段は前記電動機の起動時には、前記
高電位側パワースイッチング手段と前記低電位側パワー
スイッチング手段の内の少なくとも一つを間欠的に所定
期間オンオフし、その時の漏電検知回路の出力に応じて
前記電動機の漏電を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般家庭の電気機
器の備えられるインバータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のインバータ装置について説明す
る。

【０００３】従来、この種のインバータ装置は、インバ
ータ装置とは別に漏電継電器を設けたものと、漏電検知
回路を有するインバータ装置の２種類がある。

【０００４】インバータ装置とは別に漏電継電器を設け
たものは、インバータ装置を構成する電動機などの負荷
装置に漏洩電流が発生すると、インバータ装置とは別に
設けた漏電継電器が漏洩電流を検知し、インバータ装置
の動作に関係なく、すぐにインバータ装置に電力を供給
することを停止するよう構成していた。

【０００５】また、漏電検知回路を有するインバータ装
置は、漏電検知回路が電動機などの負荷装置に漏洩電流
が発生したことを検知すると、インバータ回路の動作を
停止し、電動機を停止するだけのものと、電源開閉手段
を設けて、漏電検知回路が電動機に漏洩電流が発生した
ことを検知すると、インバータ回路の動作を停止すると
ともに電源開閉手段を開にするように構成していた。以
下、その構成について図９を参照しながら説明する。図
９は従来のインバータ装置のブロック回路図の一例であ
る。

【０００６】図９に示すように、零相変流器３ａは、通
常、図２に示すように、１次側の２極の巻線に流れる電
流の差に応じて２次側に電圧を出力するものであり、お
およそ電流差と出力電圧は比例関係である。なお、この
ときの出力電圧は、２次側巻線に並列接続された負荷抵
抗値により変化する。判定部３ｂは、通常コンパレータ
やワンショットマルチバイブレータなどで構成されてお
り、零相変流器３ａの出力電圧が所定値より低いときは
ハイを出力し、所定値を越えると一定期間ローを出力す
るもので、零相変流器３ａと判定部３ｂで漏電検知回路
３を構成している。

【０００７】整流回路２は４個のダイオードにより構成
したダイオードブリッジ２ａとコイル２ｂとコンデンサ
２ｃとで構成し、交流電源１を全波整流し、ほとんど脈
動のない直流電源をインバータ回路４に供給している。
インバータ回路４は６個のパワースイッチング手段４ａ
〜４ｆにより３相６石で構成されており、制御手段９１
がパワースイッチング手段４ａ〜４ｆをオンオフ制御す
ることにより三相全波の交流電源を電動機５に供給し、
電動機５を回転駆動する。

【０００８】制御手段９１は例えば、マイクロコンピュ
ータや、コンパレータなどのＩＣやパワースイッチング
手段４ａ〜４ｆを駆動する駆動回路などにより構成しお
り、パワースイッチング手段４ａ〜４ｆをオンオフ制御
することで電動機５を回転駆動するとともに、漏電検知
回路３が漏電を検知して信号を出力すると、その信号を
受けてパワースイッチング手段４ａ〜４ｆ全てをオフ
し、電動機９を停止させるようにしていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
インバータ装置においては、漏電検知回路３が電動機５
の漏洩電流を検知するとインバータ回路を構成するパワ
ースイッチング手段を全てオフにし電動機５を停止する
とともに電源開閉手段を開にし、漏洩電流を遮断するも
のであった。

【００１０】しかしながら、このような従来のインバー
タ装置では、パワースイッチング手段４ａ〜４ｆ全てを
オフにし電動機５を停止している場合には、電動機５が
水に浸かった状態でも漏洩電流が流れず、その結果、電
動機５の回転駆動中にしか電動機５の漏電を検知できな
いという課題を有していた。これにより、電動機５の高
速回転駆動中に電動機５の漏電を検知し、パワースイッ
チング手段４ａ〜４ｆ全てをオフし、かつ電源開閉手段
を開にした場合に、漏洩電流の回り込みなどによりパワ
ースイッチング手段４ａ〜４ｆが構成するインバータ回
路の入力端子間に過電圧が印加されパワースイッチング
手段が故障するという課題も有していた。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するもので、電
動機が回転駆動する前に電動機が漏電しているかを検知
できるようにすることを目的にしている。また、これに
より故障が少なく、かつ使用者にとって安全なインバー
タ装置を実現することを目的にしている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、交流電源と、前記交流電源を直流電源に変
換する整流回路と、零相変流器を有する漏電検知回路
と、前記整流回路の出力する直流電源を交流電源に変換
するパワースイッチング手段より構成されたインバータ
回路と、前記インバータ回路の出力に接続した電動機
と、前記パワースイッチング手段をオンオフ制御する制
御手段を備え、前記インバータ回路は三つの高電位側の
パワースイッチング手段と三つの低電位側のパワースイ
ッチング手段により三相全波の構成とし、前記制御手段
は前記電動機の起動時には、前記高電位側パワースイッ
チング手段と前記低電位側パワースイッチング手段の内
の少なくとも一つを間欠的に所定期間オンオフし、その
時の漏電検知回路の出力に応じて前記電動機の漏電を判
定するように構成したものである。

【００１３】これにより、電動機が停止していても電動
機が漏電しているかを検知することが可能になり、電動
機の起動時に、漏電を検知し、使用者の感電を防止する
安全なインバータ装置を実現できる。また、電動機を回
転駆動する前に電動機の漏電を判定するので、漏洩電流
の回り込みなどによりインバータ回路４の入力端子間に
過電圧が生じることがなくなり、従って電動機が漏電し
ても故障の少なくすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、交流電源
と、前記交流電源を直流電源に変換する整流回路と、零
相変流器を有する漏電検知回路と、前記整流回路の出力
する直流電源を交流電源に変換するパワースイッチング
手段より構成されたインバータ回路と、前記インバータ
回路の出力に接続した電動機と、前記パワースイッチン
グ手段をオンオフ制御する制御手段を備え、前記インバ
ータ回路は三つの高電位側のパワースイッチング手段と
三つの低電位側のパワースイッチング手段により三相全
波の構成とし、前記制御手段は前記電動機の起動時に
は、前記高電位側パワースイッチング手段と前記低電位
側パワースイッチング手段の内の少なくとも一つを間欠
的に所定期間オンオフし、その時の漏電検知回路の出力
に応じて前記電動機の漏電を判定するように構成したこ
とにより、電動機が停止していても電動機の漏電を検知
することが可能になり、使用者の感電を防止できる。ま
た、電動機を回転駆動する前に電動機の漏電を判定する
ので、漏洩電流の回り込みなどによりインバータ回路４
の入力端子間に過電圧が生じることがなくなり、従って
電動機が漏電しても故障の少なくすることができる。

【００１５】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
のインバータ装置において、前記交流電源と前記整流回
路を接続する電源開閉手段を備え、前記電源開閉手段は
前記制御手段により少なくともオフ制御され、前記制御
手段は前記電動機の起動時には、前記パワースイッチン
グ手段の内の少なくとも一つを間欠的に所定期間オンオ
フし、その時の漏電検知回路の出力に応じて前記インバ
ータ回路の動作を停止し前記電源開閉手段を開にするよ
うに構成することにより、電動機を停止させた状態で電
動機の漏電検知を行うことができるので、電動機の起動
時に電動機の漏電判定をすることが可能になり、電動機
の停止時に既に漏電しているにも関わらず、電動機の回
転駆動時に漏電判定がなされ電源開閉手段が開になった
時に漏洩電流の回り込みによりインバータ回路が故障す
ることを防止することができる。また、電源開閉手段に
より漏洩電流の経路を遮断するので使用者の感電を防止
できる。

【００１６】請求項３記載の発明は、上記請求項１また
は２記載のインバータ装置において、前記制御手段は、
直流電源と、前記高電位側のパワースイッチング手段を
駆動する高電位側の駆動回路と、前記低電位側のパワー
スイッチング手段を駆動する低電位側の駆動回路と、前
記高電位側の駆動回路の電源を構成するコンデンサとダ
イオードを有し、前記制御手段は前記電動機の起動時に
は前記高電位側のパワースイッチング手段をオフ状態に
保つとともに前記低電位側のパワースイッチング手段を
間欠的に所定期間オンオフし、前記漏電検知回路の出力
を受けて前記電動機の漏電を判定するとともに前記各コ
ンデンサを前記直流電源から前記ダイオードを通じて充
電するように構成することで、電動機の停止時に電動機
の漏電判定と高電位側の駆動回路の電源電圧の確保を同
時に行うことができる。従って電動機の起動時に電動機
の漏電判定を行うことで確実に電動機の漏電を検知で
き、電動機が漏電していない場合は、漏電検知を行った
あとは既に高電位側の駆動回路の電源電圧が確保されて
いるので、確実に電動機を起動することができる。

【００１７】請求項４記載の発明は、上記請求項２また
は３記載のインバータ装置において、異常を報知する報
知手段と異常報知を行うことを設定可能な操作部を有
し、前記制御手段は、前記操作部により異常報知を行う
ことが設定されている場合においては、前記漏電検知回
路が漏洩電流を検知すると、前記インバータ回路を停止
し、前記報知手段により異常を報知するように構成する
ことで、サービスマンなどの専門技術者が特定の操作を
行うことにより、インバータ装置が漏電異常であること
を確認することができる。なお、このときは漏洩電流が
流れているが、この設定を専門技術者のみが行えるよう
にすることで、使用者が誤って設定し、感電するのを防
止できる。

【００１８】

【実施例】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。

【００１９】（実施例１）図１に示すように、交流電源
１は１００Ｖ６０Ｈｚの電源で、整流回路２に接続して
いる。

【００２０】整流回路２は本実施例に置いては四つのダ
イオードからなるダイオードブリッジ２ａとコイル２ｂ
とコンデンサ２ｃにより全波整流を行う構成にしてお
り、交流電源１を殆ど脈動のない約１４１Ｖの直流電源
に変換している。なお、整流回路２の構成はこれに限定
するものではなく、ダイオードブリッジと直列接続され
た二つのコンデンサを用いて倍電圧整流回路の構成に
し、交流電源１を約２８３Ｖの直流電源に変化するよう
にしてもよい。

【００２１】漏電検知回路３は零相変流器３ａと判定部
３ｂにより構成され、零相変流器３ａは、通常は図２の
ように、１次側の２極の巻線に流れる電流の差に応じて
２次側に電圧を出力するものであり、おおよそ電流差と
出力電圧は比例関係である。なお、このときの出力電圧
は２次側巻線に並列接続された負荷抵抗値により変化す
る。判定部３ｂは、コンパレータやワンショットマルチ
バイブレータなどで構成し、零相変流器１の出力電圧が
所定値より低いときはハイを出力し、所定値を越えると
一定期間ローを出力する。

【００２２】インバータ回路４は高電位側のパワースイ
ッチング手段４ａ〜４ｃと低電位側のパワースイッチン
グ手段４ｄ〜４ｆにより三相六石の構成にしており、整
流回路２より供給される直流電源を惨そう全波の交流電
源に変換し、この交流電源を電動機５に供給する。

【００２３】パワースイッチング手段４ａ〜４ｆはそれ
ぞれＩＧＢＴと逆接続ダイオードにより構成されている
が、特にこれに限定するものではなく例えばＩＧＢＴの
代わりにＭＯＳＦＥＴや大電流対応のパワートランジス
タなどを用いてもよい。

【００２４】電動機５は、本実施例においては特に図示
していないが回転子に８極の永久磁石を設け、固定子に
電機子巻線より構成された三相巻線を設けた直流ブラシ
レスモータの構成にしている。本実施例では直流ブラシ
レスモータにすることにより高効率化、高トルク出力を
実現しているが、特に直流ブラシレスモータに限定する
ものではなく、誘導電動機やスイッチトリラクタンスモ
ータなどの構成にしてもよい。

【００２５】制御手段６は、マイクロコンピュータ６ａ
と駆動回路６ｂや特に図示していないがＣＭＯＳの論理
ＩＣ、マイクロコンピュータ６ａや駆動回路６ｂに電力
を供給しているスイッチング電源などで構成されてい
る。

【００２６】マイクロコンピュータ６ａは、図１には特
に図示していないが、電動機５の回転子が有する永久磁
石の位置を検出するホールＩＣなどで構成された位置検
知回路の出力信号に応じて、所定のパワースイッチング
手段がオンオフするように駆動回路６ｂにオンオフ信号
を出力するとともに、電動機５が所定の回転数で駆動す
るようにパワースイッチング手段４ａ〜４ｆを導通比を
制御している。また、マイクロコンピュータ６ａは判定
部３ｂの出力がローであることを検知して、電動機５に
漏洩電流が流れている（漏電）と判定し、駆動回路６ｂ
にパワースイッチング手段４ａ〜４ｆのオフ信号を出力
し、電動機５を停止するようにしている。

【００２７】駆動回路６ｂはＮＰＮトランジスタとＰＮ
Ｐトランジスタにより構成されるプッシュプル回路をパ
ワースイッチング手段４ａ〜４ｆそれぞれに設けてお
り、マイクロコンピュータ６ａの出力信号に応じて前記
プッシュプル回路がパワースイッチング手段４ａ〜４ｆ
を構成するＩＧＢＴのゲート端子に電力を供給すること
でパワースイッチング手段４ａ〜４ｆをオンオフするよ
うにしている。なお、駆動回路６ｂの構成は一例で限定
するものではなく、例えば駆動回路とパワースイッチン
グ手段を一つのパッケージに納めたインテグレーテッド
パワーモジュール（ＩＰＭ）などを用いて、高集積化を
行ってもよい。

【００２８】上記構成について、電動機５の起動時にお
ける漏電検知制御の動作について図３を参照しながら説
明する。図３は電動機５の起動時に漏電判定を行うタイ
ムチャートで、漏電判定がなされたときの各部の波形を
示している。図３（ａ）は零相変流器３ａの一次側の２
極の巻線に流れる電流の差、すなわち漏洩電流である。
なお、漏洩電流は必ずしも図３（ａ）のような波形にな
るわけではなく、整流回路２の構成や電動機５の構成に
よりいろいろな波形になるが、本実施例においては図１
に示したインバータ装置における漏洩電流波形を用いて
説明することにする。図３（ｂ）は零相変流器３ａの出
力電圧波形、図３（ｃ）は判定部２の出力電圧波形、図
３（ｄ）はパワースイッチング手段４ａのオンオフ状
態、図３（ｅ）はパワースイッチング手段４ｂのオンオ
フ状態、図３（ｆ）はパワースイッチング手段４ｃのオ
ンオフ状態、図３（ｇ）はパワースイッチング手段４ｄ
のオンオフ状態、図３（ｈ）はパワースイッチング手段
４ｅのオンオフ状態、図３（ｉ）はパワースイッチング
手段４ｆのオンオフ状態を示している。

【００２９】電動機５が漏電し、電動機５の三相巻線が
アース接地されると、このアース接地点を通じて交流電
源１に接続することになり、交流電源１の電位や水の抵
抗やインバータ装置のインピーダンスに応じて漏洩電流
が流れる。ただし、図３のｔ１においてはパワースイッ
チング手段４ａ〜４ｆが全てオフし、かつコンデンサ２
ｃが十分に充電され、コンデンサ２ｃへの充電電流が殆
ど流れない状態であり電位が変動しないので漏洩電流は
殆ど流れない。次にｔ２において制御手段６によりパワ
ースイッチング手段４ｄを図３（ｇ）のように所定周期
で所定回数オンオフする。本実施例では２ｍｓの周期で
５０％の導通比で１６回オンオフするようにする。する
と、パワースイッチング手段４ｄがオン状態の時に以下
の経路で漏洩電流が流れる。交流電源１のアース接地さ
れた極側が高電位の場合は、交流電源１の高電位側から
アース接地点を経由して三相巻線を流れ、パワースイッ
チング手段４ｄのＩＧＢＴを流れ、ダイオードブリッジ
２ａを流れて交流電源１の低電位側に達する経路で漏洩
電流が流れる。交流電源１のアース接地された極側が低
電位の場合は、コンデンサ２ｃが十分に充電されている
場合は漏洩電流は流れない。しかしながらコンデンサ２
ｃが充電されておらず、コンデンサ２ｃへの充電電流が
流れる場合は、交流電源１の高電位側からダイオードブ
リッジを経由してコイル２ｂを流れ、コンデンサ２ｃを
流れ、低電位側のパワースイッチング手段４ｄ〜４ｆの
逆接続ダイオードを経由して電動機５の三相巻線を流
れ、この三相巻線のアース接地点を経由して交流電源１
の低電位側に達する経路で流れる。なお本実施例におい
ては、電源投入時に一時的にコンデンサ２ｃに流れる充
電電流が大になるが、インバータ回路４が停止状態の時
は殆ど充電電流は流れず、漏洩電流も微少になり、使用
者が感じないほどである。

【００３０】従って本実施例では、電動機５の漏電時に
は、電動機５の起動時にパワースイッチング手段４ｄを
図３（ｇ）のようにオンオフすることで図３（ａ）のよ
うな漏洩電流が流れ、この漏洩電流により零相変流器３
ａの１次側の２極の巻線間に電流差が生じ、図３（ｂ）
に示すように、２次側巻線に図３（ａ）の波形に応じた
電圧波形を出力する。判定部３ｂは図３（ｃ）に示すよ
うに、２次側巻線の出力電圧波形が所定値Ｖｓまたは−
Ｖｓを越えた時点ｔ３で、所定期間Ｔｓ１の間ローを出
力する。この時１次側の２極の電流差はＩｓまたは−Ｉ
ｓとなっている。制御手段６は判定部３ｂのロー出力を
検知すると、すぐにパワースイッチング手段４ａ〜４ｆ
すべてをオフ状態に保持し、ｔ３から所定時間経過して
も判定部３ｂがローを出力していれば電動機３は漏電し
ているものと判定するようにしている。

【００３１】なお、パワースイッチング手段４ｄのオン
が所定回数になっても、漏電検知回路３がロー出力しな
い場合は、マイクロコンピュータ６ａは電動機５は漏電
していないと判定し、電動機５を回転駆動するようにし
ている。本実施例ではオンを１６回行っても、漏電検知
回路３がロー出力しなければ、電動機５は漏電していな
いと判断するようにしている。従って、本実施例１の漏
電検知制御は最大３２ｍｓの期間で行われるようになっ
ている。

【００３２】一般的に漏電検知は、雷サージによる誤動
作などを防止するために、判定部３ｂにカウンタなどを
備えておき、２次側巻線の電圧が所定値を数回越えた時
点で漏電と判定するようにしているが、本実施例のよう
にインバータ装置にも対応できる漏電検知回路はそれ以
外にも、インバータ回路の動作時に発生するノイズによ
る誤動作を防止するために判定部３ｂの入力端子にロー
パスフィルタを設けることが多い。ただし、特にその構
成に限定するものではない。なお、本実施例において
は、２次側巻線の出力電圧波形が所定値を２回越えたと
ころで、図３(c)のように判定部３ｂが漏電と判定し、
所定期間Ｔｓ１の間ローを出力している。

【００３３】なお、本実施例では低電位側のパワースイ
ッチング手段４ｄだけをオンオフしたが、これに限定す
るものではなく、低電位側のパワースイッチング手段４
ｄ〜４ｆ全てを同時にオンオフしても構わない。また、
上記のように高電位側のパワースイッチング手段だけを
オンしても漏洩電流が流れることから低電位側のパワー
スイッチング手段のかわりに高電位側のパワースイッチ
ング手段をオンオフするようにしても良い。ここで、高
電位側のパワースイッチング手段をオンオフする場合の
漏洩電流の経路について説明する。

【００３４】次に図１のインバータ装置において制御手
段５は電動機５の起動時に高電位側のパワースイッチン
グ手段４ａだけを所定周期で所定期間オンオフするよう
にしている。この他の構成については図１と同様であ
る。このインバータ装置において、電動機５が起動時に
漏電していた場合の、パワースイッチング手段４ａのオ
ン時の漏洩電流の経路について説明する。交流電源１の
アース接地された極側が高電位の場合は、コンデンサ２
ｃが殆ど充電されているために、漏洩電流は殆ど流れな
い。交流電源１のアース接地された極側が低電位の場合
は、交流電源１の高電位の極からダイオードブリッジ２
ａを流れ、パワースイッチング手段４ａのＩＧＢＴを流
れて電動機５の三相巻線を流れ、この三相巻線のアース
接地点を経由して交流電源１の低電位側の極に達する経
路で漏洩電流が流れる。

【００３５】以上のように、電動機５の起動時に高電位
側か低電位側のパワースイッチング手段の少なくとも一
つをオンオフすることで確実に電動機５の漏電を検知す
ることができる。本実施例のようにパワースイッチング
手段を２ｍｓというパワースイッチング手段４ａ〜４ｆ
のオンオフ時に発生するサージ電圧のパルス幅に比べ長
い周期で５０％の導通比でオンオフする場合には、判定
部３ｂにローパスフィルタを設けているような場合にお
いても漏洩電流が所定値を越えているかを判定すること
が可能になるともに、所定値を越える回数が所定回数に
達するまでの時間も短くすることができる。特に本実施
例のように電動機５を駆動する前にパワースイッチング
手段をオンオフした場合は、電動機５の立ち上がり時の
漏電電流の周期よりも短くすることが可能になり、より
早く漏洩電流を検知し使用者の感電を防止することがで
きる。

【００３６】なお、本実施例では電動機５の回転駆動前
の漏電検知制御について述べたが、インバータ装置が備
えられた電気機器によっては電動機５の回転駆動中に漏
電が生じることもある。この場合でも漏電検知回路３は
常に漏洩電流が発生したかを検知しているので、電動機
５の回転駆動中に漏電が生じても、漏電検知回路３がこ
の漏電を検知しロー出力し、すぐに制御手段５が図３の
ようにパワースッイチング手段４ａ〜４ｆをオフするも
のである。

【００３７】従って、電動機５が回転していても回転し
ていなくても確実に電動機５が漏電しているかを検知で
きるので安全なインバータ装置を実現できる。

【００３８】（実施例２）図４に示すように、電源開閉
手段１１は交流電源１と整流回路２を接続しているもの
であり、制御手段１２を構成するマイクロコンピュータ
１３の出力信号によりオフ制御することが可能になって
いる。その他の構成については上記実施例１と同様であ
り同一符号を付して説明を省略する。

【００３９】本実施例では、電源開閉手段１１はメカニ
カルラッチ方式のスイッチにより構成されているが、特
に限定するものではなくオンオフ制御可能なリレーやト
ライアックなどで構成しても構わない。前記メカニカル
ラッチ方式のスイッチは、使用者がボタンを押し込むこ
とにより接点を閉じ、マイクロコンピュータ１３が電気
的信号を出力することで、前記スイッチ内部に電磁力を
発生させ、ラッチ状態であった前記ボタンを復帰させ、
接点を開く構成である。本実施例では、制御手段１２が
電源開閉手段１１をオフ制御することにより電源開閉手
段１１が交流電源１の両極を開にすることで電流経路を
遮断し、整流回路２への電力供給を停止するようにして
いる。しかしながら電源開閉手段１１の構成はこれに限
定するものではなく、例えば一つのリレーを用いて交流
電源１のどちらか一方の極を開閉するように構成にして
もよい。

【００４０】図４に示したインバータ装置の電動機５の
起動時の漏電検知制御の一例を図３および図４を参照し
ながら説明する。

【００４１】電動機５の運転が開始されると、図３に示
したように制御手段１２がパワースイッチング手段４ｄ
を２ｍｓの周期で５０％の導通比でオンオフし、電動機
５が漏電している場合には漏洩電流が流れるようにす
る。この漏洩電流を漏電検知回路３が検知しローを出力
すると、マイクロコンピュータ１３はこれを検知し、す
ぐにパワースイッチング手段４ａ〜４ｆすべてがオフに
なる信号を駆動回路６ｃに出力し、駆動回路６ｃにより
パワースイッチング手段４ａ〜４ｆを全てオフにする。
その後所定期間Ｔｓ２の間ロー出力であれば、漏電して
いると判定し、電源開閉手段１１をオフにする信号を出
力し、その信号をうけて電源開閉手段１１は開となる。

【００４２】以上のように、電源開閉手段１１を設け、
漏電検知制御時において漏電判定がなされた場合は、制
御手段１２がパワースイッチング手段４ａ〜４ｆをすべ
てオフにするとともに電源開閉手段１１を開にすること
で、漏洩電流を遮断し漏電を防止できる。また、電動機
５の起動時にこの漏電検知制御を設けたことにより、電
動機５が漏電している場合は電動機５を回転駆動する前
に電源開閉手段１１を開にすることが可能になる。その
結果、電動機５の回転駆動中に漏電判定がなされ電源開
閉手段１１が開になることにより、漏洩電流のインバー
タ回路４への回り込みや、インバータ回路５の入力端子
間にサージ電圧が発生し、インバータ回路が故障するこ
とを防止できる。

【００４３】（実施例３）次に、本発明の請求項３記載
のインバータ装置の回路構成の一例を図５を参照しなが
ら説明する。なお、本発明の実施例２と同じ構成のもの
は同一符号を付して説明を省略する。

【００４４】図５のように、制御手段２１は直流電源２
２とマイクロコンピュータ２３と駆動回路２４ａ〜２４
ｆとダイオード２５ａ〜２５ｃとコンデンサ２６ａ〜２
６ｃで構成されている。操作部２７は複数のモーメンタ
リスイッチで構成されており、このモーメンタリスイッ
チを押すことでインバータ装置の動作条件を設定するよ
うにしている。報知手段２８はＬＥＤなどの表示素子と
ブザーなどで構成されており、電動機５の回転数などを
表示したり、インバータ装置に異常が生じた際には異常
報知を行うように構成されている。

【００４５】直流電源２２は本実施例ではスイッチング
電源で構成されており、整流回路２より直流電源を受け
て、５Ｖと１５Ｖの直流電源に変換し、５Ｖ電源をマイ
クロコンピュータ２３に供給し、１５Ｖ電源を駆動回路
２４ａ〜２４ｆに供給している。

【００４６】マイクロコンピュータ２２は電動機５の起
動時にコンデンサ２６ａ〜２６ｃを充電する充電制御を
行うようにしている。充電制御については後で説明す
る。その他については本実施例２と同様である。

【００４７】駆動回路２４ａ〜２４ｆはＮＰＮトランジ
スタとＰＮＰトランジスタによるプッシュプル回路で構
成されており、マイクロコンピュータ２２の出力信号を
受けてパワースイッチング手段を構成するＩＧＢＴをオ
ンオフする。

【００４８】高電位側の駆動回路２４ａ〜２４ｃの出力
端子は高電位側のパワースイッチング手段４ａ〜４ｃを
構成するＩＧＢＴそれぞれのゲート端子とエミッタ端子
間に接続され、低電位側の駆動回路２４ｄ〜２４ｆの出
力端子はは高電位側のパワースイッチング手段４ｄ〜４
ｆを構成するＩＧＢＴのゲート端子に接続している。

【００４９】高電位側の駆動回路２４ａ〜２４ｃの電源
は、三相のそれぞれについて低電位側のパワースイッチ
ング手段４ｄ〜４ｆがオン状態にある間に、直流電源２
２よりダイオード２５ａ〜２５ｃと本実施例では図示し
ていないが充電電流を制限するために設けられたダイオ
ード２５ａ〜２５ｃそれぞれに直列接続した充電抵抗を
介してコンデンサ２６ａ〜２６ｃを充電しており、この
コンデンサ２６ａ〜２６ｃを高電位側の駆動回路２４ａ
〜２４ｃの電源として使用する構成にしている。

【００５０】なお、本実施例ではパワースイッチング手
段４ａ〜４ｆにＩＧＢＴを用いていることで、いわゆる
ＭＯＳゲートの駆動に必要な電力が小になり、コンデン
サ２６ａ〜２６ｃの静電容量が小であっても十分なスイ
ッチング駆動が可能になっている。

【００５１】次に、図５に示したインバータ装置の電動
機５の起動時のコンデンサ２６ａ〜２６ｃの充電制御に
ついて図６を参照しながら説明する。図６は前記充電制
御のタイムチャートである。

【００５２】図６（ａ）はパワースイッチング手段４ａ
のオンオフ状態、図６（ｂ）はパワースイッチング手段
４ｂのオンオフ状態、図６（ｃ）はパワースイッチング
手段４ｃのオンオフ状態、図６（ｄ）はパワースイッチ
ング手段４ｄのオンオフ状態、図６（ｅ）はパワースイ
ッチング手段４ｅのオンオフ状態、図６（ｆ）はパワー
スイッチング手段４ｆのオンオフ状態を示している。

【００５３】本実施例においては、電動機５の運転が開
始されると、まずパワースイッチング手段４ａ〜４ｆ全
てをオフする期間を設け、図６のＴ１から充電制御を行
っている。

【００５４】充電制御では、マイクロコンピュータ２２
が２ｍｓの周期で５０％の導通比のオンオフ信号を低電
位側の駆動回路２４ｄ〜２４ｆに出力している。低電位
側の駆動回路２４ｄ〜２４ｆはこの信号をうけて低電位
側のパワースイッチング手段４ｄ〜４ｆを図６（ｄ）〜
（ｆ）のように２ｍｓの周期で５０％の導通比で１６回
オンオフする。従って本実施例の充電制御は３２ｍｓの
時間がかかる。

【００５５】一般に抵抗を通してコンデンサを充電する
場合、コンデンサの静電容量と抵抗の抵抗値の積で定め
られる時定数よりも長い時間をかけて充電することによ
り、電力を供給する直流電源の電圧とほぼ同じ電圧値ま
で充電することができる。

【００５６】本実施例では、低電位側のパワースイッチ
ング手段４ｄ〜４ｆのオンオフにより間欠的にコンデン
サ２４ａ〜２４ｃの充電を行っており、この場合には、
充電制御のなされる時間に低電位側のパワースイッチン
グ手段４ｄ〜４ｆの導通比を乗じた時間がコンデンサ２
６ａ〜２６ｃの正味の充電時間になるので、本実施例に
おけるコンデンサ２６ａ〜２６ｃの充電時間は１６ｍｓ
になる。

【００５７】なお、本実施例においては前記時定数に対
し前記充電時間が約８倍になるように設定されており、
コンデンサ２６ａ〜２６ｃの初期電荷が零であっても、
スイッチング電源６ａの出力電圧の９９％に相当する電
圧まで充電できるので、電動機５の起動時に確実に高電
位側のパワースイッチング手段４ａ〜４ｃをオンするこ
とができる。

【００５８】図６では、充電制御がなされた後、Ｔ２か
ら所定期間パワースイッチング手段４ａ〜４ｆ全てをオ
フするようにし、Ｔ３から本実施例１と同様に電動機５
の回転子が有する永久磁石の位置を検出する位置検知回
路の出力信号に応じてパワースイッチング手段４ａ〜４
ｆをオンオフ制御し、電動機５を回転駆動する。Ｔ２か
らＴ３の間、全てのパワースイッチング手段４ａ〜４ｆ
をオフすることにより、充電制御から電動機５の回転駆
動に移行する際に高電位側のパワースイッチング手段４
ａ〜４ｃと低電位側のパワースイッチング手段４ｄ〜４
ｆの同時オンによる短絡電流の発生を防止し、この短絡
電流によるパワースイッチング手段の故障を防止してい
る。

【００５９】次に電動機５が漏電している場合について
説明する。電動機５の起動時に図６に示した充電制御を
行うとパワースイッチング手段４ｄ〜４ｆのオン時に以
下の経路で漏洩電流が流れる。交流電源１のアース接地
された極側が高電位の場合は、交流電源１の高電位の極
側からアース接地点を経由して三相巻線５ａを流れ、低
電位側のパワースイッチング手段４ｄ〜４ｆを構成する
ＩＧＢＴを流れ、ダイオードブリッジ２ａを流れて交流
電源１の低電位側の極に達する経路で流れる。漏電検知
回路３はこの漏洩電流を検知し、マイクロコンピュータ
２２にローを出力することでマイクロコンピュータ５２
は電動機５の漏電を判定し、パワースイッチング手段４
ａ〜４ｆを全てオフにするとともに電源開閉手段４１を
開にし、漏洩電流の経路を遮断し、漏電を防止する。

【００６０】なお、上記の漏洩電流の経路は、パワース
イッチング手段４ｅ、４ｆを同時にオンしている点を除
いては、本発明の実施例１の低電位側のパワースイッチ
ング手段４ｄをオンしたときと同様の経路で漏洩電流が
流れるものである。従って交流電源１のアース接地され
た極側が低電位の場合も、本発明の実施例１と同様に漏
洩電流は殆ど流れないものとなる。

【００６１】以上のように、高電位側の駆動回路２４ａ
〜２４ｃの電源がコンデンサ２６ａ〜２６ｃで構成され
る場合には、電動機５の起動時に、上記の充電制御を行
うことでコンデンサ２６ａ〜２６ｃの電源電圧を確保す
るとともに、電動機５が漏電しているかを検知すること
が可能になり、電動機５の起動時に確実に漏電を検知し
防止することができ、かつ電動機５が漏電していないと
きは確実に電動機５を起動することができるインバータ
装置を実現できる。

【００６２】次に、図５のインバータ装置を備えた電気
洗濯機の構造図を図７に示す。図７に示すように水受け
槽３１は内底部に攪拌翼３２を回転自在に設けた洗濯兼
脱水槽３３を回転自在に設け、支持棒３４により洗濯機
本体３５に吊り下げている。減速機構３６は、水受け槽
３１の底部に設け、攪拌翼３２および洗濯兼脱水槽３３
に動力を伝達するもので、この減速機構３６の下部に電
動機５を設けている。

【００６３】給水弁３７は洗濯兼脱水槽３３内に給水す
るものであり、排水弁３８は洗濯兼脱水槽３３内の洗濯
水などを排水するものである。

【００６４】ここで、減速機構３６は遊星ギアを有し、
攪拌翼３２を回転駆動する際には、太陽歯車を電動機５
の回転軸によって駆動し、遊星ギアの回転を攪拌翼３２
に伝達する構成により、１／６に減速するとともに電動
機５の出力トルクを６倍に変換する。脱水行程などにお
いて洗濯兼脱水槽３３を回転する場合には、特に図示し
てないが、クラッチ機構により減速機構３６を電動機５
の出力軸より切り離し、洗濯兼脱水槽３３を電動機５で
直接駆動する。

【００６５】以上のように、図７に示した電気洗濯機に
おいては、電動機５が水受け槽３１の中心に配設される
ので、水受け槽３１の重量バランスが良好となり、バラ
ンスを取るために、重量を増加させる必要がなくなると
いう効果と、ボールベアリングなどの構成要素を減速機
構３６の構成要素と共用する効果により電気洗濯機の軽
量化を実現することができる。

【００６６】しかしながら、特にこのような電動機５の
構成に限定するものではなく、例えばベルトにより電動
機５の動力を減速機構３６に伝える構成を取るものや、
減速機構３６を設けずに洗濯行程においても、直接動力
を攪拌翼３２に伝える構成であってもよい。

【００６７】上記構成において、制御手段２１は、電動
機５の起動時に図６で説明した充電制御を行うとともに
この時の漏電検知回路３の出力を検知して電動機５の漏
電判定を行い、漏電している場合はこれ以降のインバー
タ回路４の動作を停止し電源開閉手段１１を開にし、漏
電していない場合はこれ以降のインバータ装置の動作を
続行するようにしている。また、電動機５の回転駆動中
においても漏電検知回路３が漏洩電流を検知しロー出力
した場合は、インバータ回路４の動作を停止し電源開閉
手段１１を開にするようにしている。

【００６８】一般的に、電気洗濯機では脱水行程を開始
する際に、洗濯水を排水弁２８より排水する際に、排水
口にゴミが溜まっていたりすると、水が溢れ電動機５が
水に浸かることが多いが、このような場合にも電動機５
の起動時に図６に示した充電制御を行うことで、電動機
５の回転駆動の前に容易に漏電を検知し、漏洩電流を遮
断することができる。これにより、使用者の感電を防止
したり、電動機５を回転駆動中に電源開閉手段１１を開
にしたことで生じる漏洩電流の回り込みによるインバー
タ回路４の故障を防止することができる。従って、安全
かつ故障の少ない電気洗濯機を実現できる。なお、この
効果は本実施例のインバータ装置を備える電気機器では
全て同様のものになる。

【００６９】（実施例４）図５に示す制御手段２１は、
操作部２７で漏電異常報知を行うよう設定している場合
は、漏電検知回路３が漏洩電流を検知するとインバータ
回路４を停止し、報知手段２８により異常を報知するよ
うにしている。他の構成は上記実施例３と同じである。

【００７０】上記構成において図８を参照しながら動作
を説明する。図８は漏電異常報知が設定されている場合
の漏電検知のタイムチャートの一例である。

【００７１】ステップ４１でインバータ装置の運転を開
始すると、ステップ４２で制御手段２１は図６で説明し
た充電制御を行う。ここで、電動機５が水に接触し、三
相巻線５ｂがアース接地されていると、漏洩電流が流
れ、零相変流器３ｂの２次側巻線の出力電圧が所定値を
２回越えた時点で、判定部２が所定期間Ｔｓ１の間ロー
を出力する。漏電検知回路３がローを出力すると同時
に、ステップ４３にて、制御手段２１はこのロー出力を
検知して、ステップ４４で、パワースイッチング手段４
ａ〜４ｆをすべてオフにする。なお、充電制御中に漏電
検知回路３よりロー出力がない場合は、ステップ４５で
電動機５は漏電していないと判定し、ステップ４６で電
動機５の回転駆動を開始する。

【００７２】ステップ４４で制御手段２１がパワースイ
ッチング手段４ａ〜４ｆをすべてオフした後、ステップ
４７で、漏電検知回路３のロー出力がＴｓ２の間続いて
いるかを確認し、続いていない場合はステップ４５にて
ノイズと判断し電動機５は漏電していないと判定する。
ステップ４６で電動機５の回転駆動を開始する。ステッ
プ４７において、漏電検知回路３のロー出力が所定期間
Ｔｓ２の間続いていること確認した場合は、ステップ４
８で、操作部２７により漏電異常報知の設定がされてい
るかを確認する。

【００７３】操作部２７により漏電異常報知の設定がな
されている場合には、ステップ４９で報知手段２８によ
り漏電異常を報知する。また、ステップ４８で、漏電異
常報知の設定がされていない場合は、ステップ５０で、
漏電判定から所定時間Ｔｓ３経過したところで電源開閉
手段１１を開にし、漏洩電流の経路を遮断する。

【００７４】以上のように、操作部２７により漏電異常
報知を設定することにより、電動機５が漏電しているこ
とを確認することができる。

【００７５】なお、通常は、使用者の感電を防止するた
めに、漏洩電流が流れると、すぐに電流開閉手段１１を
遮断し、漏洩電流の経路を遮断していたが、本実施例の
ように制御手段１１の電源をコンデンサ２ｃから直流電
源２２を介して供給している場合においては、異常報知
を行うことができなかった。従って、使用者から見ると
どの異常であるかを確認できないものであった。

【００７６】しかし、サービスマンなどの専門技術者が
操作部５７で漏電の異常報知を行うために一般の使用者
が知らない特定の設定をすることにより、電動機５の漏
電を確認でき、使用者の感電を防止するとともに、漏電
の異常報知も可能となる。

【００７７】なお、上記各実施例に示したインバータ装
置および漏電検知制御、起動制御は一例であり、これに
限定するものではない。

【００７８】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、交流電源と、前記交流電源を直流電源に変換する
整流回路と、零相変流器を有する漏電検知回路と、前記
整流回路の出力する直流電源を交流電源に変換するイン
バータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続した電
動機と、前記インバータ回路を構成するパワースイッチ
ング手段をオンオフ制御する制御手段を備え、前記イン
バータ回路は三つの高電位側のパワースイッチング手段
と三つの低電位側のパワースイッチング手段により三相
全波の構成とし、前記制御手段は前記電動機の起動時に
は、前記高電位側パワースイッチング手段と前記低電位
側パワースイッチング手段の内の少なくとも一つを間欠
的に所定期間オンオフし、その時の漏電検知回路の出力
に応じて前記電動機の漏電を判定する構成にするように
構成したことにより、電動機が停止していても電動機の
漏電を検知することが可能になり、使用者の感電を防止
できる。また、電動機を回転駆動する前に電動機の漏電
を判定するので、漏洩電流の回り込みなどによりインバ
ータ回路４の入力端子間に過電圧が生じることがなくな
り、従って電動機が漏電しても故障の少なくすることが
できる。

【００７９】また、請求項２記載の発明によれば、交流
電源と整流回路を接続する電源開閉手段を備え、前記電
源開閉手段は制御手段により少なくともオフ制御され、
制御手段は電動機の起動時には、パワースイッチング手
段の内の少なくとも一つを間欠的に所定期間オンオフ
し、その時の漏電検知回路の出力に応じてインバータ回
路の動作を停止し前記電源開閉手段を開にするように構
成することにより、電動機を停止させた状態で電動機の
漏電検知を行うことができるので、電動機の起動時に電
動機の漏電判定をすることが可能になり、電動機の停止
時に既に漏電しているにも関わらず、電動機の回転駆動
時に漏電判定がなされ電源開閉手段が開になった時に漏
洩電流の回り込みによりインバータ回路が故障すること
を防止することができる。また、電源開閉手段により漏
洩電流の経路を遮断するので使用者の感電を防止でき
る。

【００８０】また、請求項３記載の発明によれば、制御
手段は、直流電源と、高電位側のパワースイッチング手
段を駆動する高電位側の駆動回路と、低電位側のパワー
スイッチング手段を駆動する低電位側の駆動回路と、前
記高電位側の駆動回路の電源を構成するコンデンサとダ
イオードを有し、前記制御手段は前記電動機の起動時に
は前記高電位側のパワースイッチング手段をオフ状態に
保つとともに前記低電位側のパワースイッチング手段を
間欠的に所定期間オンオフし、その時の漏電検知回路の
出力を受けて前記電動機の漏電を判定するとともに前記
各コンデンサを前記直流電源から前記ダイオードを通じ
て充電するように構成することで、電動機の停止時に電
動機の漏電判定と高電位側の駆動回路の電源電圧の確保
を同時に行うことができる。従って電動機の起動時に電
動機の漏電判定を行うことで確実に電動機の漏電を検知
でき、電動機が漏電していない場合は、漏電検知を行っ
たあとは既に高電位側の駆動回路の電源電圧が確保され
ているので、確実に電動機を起動することができる。

【００８１】また、請求項４記載の発明によれば、異常
を報知する報知手段と異常報知を行うことを設定可能な
操作部を有し、制御手段は前記操作部により異常報知を
行うことが設定されている場合においては、漏電検知回
路が漏洩電流を検知すると、インバータ回路を停止し、
前記報知手段により異常を報知するように構成すること
で、サービスマンなどの専門技術者が特定の操作を行う
ことにより、インバータ装置が漏電異常であることを確
認することができる。なお、このときは漏洩電流が流れ
ているが、この設定を専門技術者のみが行えるようにす
ることで、使用者が誤って設定し、感電するのを防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のインバータ装置のブロ
ック回路図

【図２】同インバータ装置に設けられた漏電検知回路の
零相変流器の入出力特性図

【図３】同インバータ装置の電動機の起動時における漏
電検知制御のタイムチャート

【図４】本発明の第２の実施例のインバータ装置のブロ
ック回路図

【図５】本発明の第３の実施例のインバータ装置のブロ
ック回路図

【図６】同インバータ装置の電動機の起動時におけるイ
ンバータ回路のタイムチャート

【図７】同インバータ装置を備えた電気洗濯機の断面図

【図８】本発明の第４の実施例のインバータ装置の漏電
異常報知を設定時の漏電検知制御の動作フローチャート

【図９】従来のインバータ装置のブロック回路図

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 整流回路 ３ 漏電検知回路 ３ａ 零相変流器 ４ インバータ回路 ４ａ〜４ｆ パワースイッチング手段 ５ 電動機 ６ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木内 光幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 萩原 久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H570 AA30 BB10 CC06 DD08 HA09 HB16 JJ03 LL02 LL33

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と、前記交流電源を直流電源に
   変換する整流回路と、零相変流器を有する漏電検知回路
   と、前記整流回路の出力する直流電源を交流電源に変換
   するパワースイッチング手段より構成されたインバータ
   回路と、前記インバータ回路の出力に接続した電動機
   と、前記パワースイッチング手段をオンオフ制御する制
   御手段を備え、前記インバータ回路は、三つの高電位側
   のパワースイッチング手段と三つの低電位側のパワース
   イッチング手段により三相全波の構成とし、前記制御手
   段は、前記電動機の起動時に、前記高電位側パワースイ
   ッチング手段と前記低電位側パワースイッチング手段の
   内の少なくとも一つを間欠的に所定期間オンオフし、そ
   の時の漏電検知回路の出力に応じて前記電動機の漏電を
   判定するインバータ装置。
2. 【請求項２】 交流電源と整流回路を接続する電源開閉
   手段を備え、電源開閉手段は制御手段により少なくとも
   オフ制御され、前記制御手段は電動機の起動時には、パ
   ワースイッチング手段の内の少なくとも一つを間欠的に
   所定期間オンオフし、その時の漏電検知回路の出力に応
   じて前記インバータ回路の動作を停止し前記電源開閉手
   段を開にする請求項１記載のインバータ装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、直流電源と、前記高電
   位側のパワースイッチング手段を駆動する高電位側の駆
   動回路と、前記低電位側のパワースイッチング手段を駆
   動する低電位側の駆動回路と、前記高電位側の駆動回路
   の電源を構成するコンデンサとダイオードを有し、前記
   制御手段は前記電動機の起動時には前記高電位側のパワ
   ースイッチング手段をオフ状態に保つとともに前記低電
   位側のパワースイッチング手段を間欠的に所定期間オン
   オフし、前記漏電検知回路の出力を受けて前記電動機の
   漏電を判定するとともに前記各コンデンサを前記直流電
   源から前記ダイオードを通じて充電する請求項１または
   ２記載のインバータ装置。
4. 【請求項４】 異常を報知する報知手段と、異常報知を
   行うことを設定可能な操作部を有し、前記制御手段は、
   前記操作部により異常報知を行うことが設定されている
   場合においては、前記漏電検知回路が漏洩電流を検知す
   ると、前記インバータ回路を停止し、前記報知手段によ
   り異常を報知する請求項２または３記載のインバータ装
   置。