JP2003175295A - 洗濯機のクラッチ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相制御時のラッシュ電流を抑えることで
き、その結果、スイッチング素子の破壊を防止でき、ま
た、別部品を準備することなく、効率的に処理できる。 【解決手段】 洗濯槽に接続する脱水軸と駆動モータと
の双方向に回転力を伝達できるクラッチ装置を介して脱
水軸を洗濯軸に連結するものであり、クラッチ装置は電
磁石の吸引動作で洗い運転と脱水運転との切替えを行う
洗濯機において、交流電源２３に対して半導体ブリッジ
による変換装置２４を介して電磁石のコイル負荷１０と
半導体スイッチング素子２５を接続し、電磁石のコイル
負荷１０に平滑コンデンサ２６を並列に接続する洗濯機
のクラッチ制御回路において、コイル負荷１０に中点２
８を設けて２分し、そのインピーダンスは大小として、
２分したコイル負荷のインピーダンス小部分１０ａをイ
ンピーダンス大部分１０ｂと平滑コンデンサ２６の並列
回路に直列接続した。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、洗濯機のクラッチ
制御回路に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】かかる一槽式の全自動洗濯機は、周知の
ごとく例えば図６に示すように外箱１内に水受槽２を配
設し、この水受槽２内に脱水槽を兼ねる洗濯槽３を回転
自在に吊支し、この洗濯槽３内にパルセータなどの回転
翼４を設けている。 【０００３】そして、回転翼４に接続する洗濯軸をモー
タ５に接続し、洗濯槽３に接続する脱水軸をクラッチ装
置６を介して洗濯軸に接続して、洗いとすすぎ運転時に
は回転翼４のみを低速で回転し、洗濯槽３内に渦流を発
生させて洗い、すすぎを行い、脱水時には回転翼４と洗
濯槽３とを同時に高速回転して、洗濯槽３内の洗濯物の
水分を遠心力で飛ばす。 【０００４】図中、７は洗濯内容などの設定、制御を行
う、マイクロコンピュータなどを内蔵するコントロール
ユニット、８は給水弁、９は排水管に設けた排水弁を示
す。 【０００５】また、洗濯時に回転翼４の回転力が洗濯物
を介して洗濯槽３に伝わり、洗濯槽３が回転翼４と同方
向に回転して洗浄力が低下することを防ぐために、洗濯
槽３の回転規制装置（図示せず）を別途配設し、脱水停
止時に高速回転している洗濯槽３を短時間で停止させる
ために、制動装置（図示せず）を設置している。 【０００６】洗濯物の種類や汚れ程度などの条件に合わ
せて、洗いや脱水の強さなどをよりきめ細かく制御でき
るよう、ＤＣブラシレスモータなどの可変速モータを使
用し、さらに脱水停止時に高速回転している脱水槽を短
時間で停止させるために、この可変速モータを電気制動
機として使用することが考えられている。 【０００７】しかし、従来のバネクラッチを使用するワ
ンウェイ構造の制御機構では、モータ５からの回転力を
洗濯槽３に伝達することはできるが、高速回転している
洗濯槽３の回転力を逆にモータ５の側に伝えることは、
バネクラッチが滑り方向であるため不可能であり、モー
タ５を電気制動機として使用することができなかった。 【０００８】そこで、クラッチ装置６として、モータ５
と洗濯槽３との双方向に回転力を伝達できるものとし
て、電磁石と永久磁石とによりクラッチ切替えを行うク
ラッチ装置が使用され、この場合は、クラッチ装置６内
に配設したコイル負荷（電磁コイル）を正逆励磁し、永
久磁石との磁力でクラッチ作動盤（プランジャ）を上下
に移動してこのクラッチ作動盤（プランジャ）の突起が
クラッチ片の孔に係合、離脱することで洗いと脱水を切
替える。 【０００９】このようなクラッチ装置６を使用する場合
にコイル負荷（電磁コイル）に正逆励磁するための回路
として、図４に示すように、ＡＣ（交流）電源２３に対
してダイオードブリッジ等の半導体ブリッジによる変換
装置２４を介してコイル負荷１０が接続されるが、この
コイル負荷１０に対して通電制御する半導体スイッチン
グ素子２５が直列に接続される。なお、該半導体スイッ
チング素子２５にはパワーＭＯＳＦＥＴやパワートラン
ジスタ等が好適である。 【００１０】さらに、コイル負荷１０に平滑コンデンサ
２６とダイオード２７が並列に接続される。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】このようなコイル負荷
１０に平滑コンデンサ２６とが並列に接続される回路に
おいて、図５に示すように、全波整流および位相制御に
よりＤＣ電圧を可変させて負荷を駆動する場合、位相制
御のスイッチングが電源電圧のピーク付近で制御される
ことがある。 【００１２】この時、コイル負荷１０とダイオード２７
のループ回路は電源インピーダンスを含め回路全体のイ
ンピーダンスが低く、平滑コンデンサ２６へのコンデン
サチャージ電流がラッシュ電流となり半導体スイッチン
グ素子２５に大きな負担をかけることがある。また、最
悪の場合は半導体スイッチング素子２５を破壊してしま
うおそれもある。 【００１３】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
するためになされたもので、位相制御時のラッシュ電流
を抑えることでき、その結果、スイッチング素子の破壊
を防止でき、また、別部品を準備することなく、効率的
に処理できる洗濯機のクラッチ制御回路を提供すること
にある。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、洗濯槽に接続する脱水軸と駆動モータとの双
方向に回転力を伝達できるクラッチ装置を介して脱水軸
を洗濯軸に連結するものであり、クラッチ装置は電磁石
の吸引動作で洗い運転と脱水運転との切替えを行う洗濯
機において、交流電源に対して半導体ブリッジによる変
換装置を介して電磁石のコイル負荷とスイッチング素子
を接続し、電磁石のコイル負荷に平滑コンデンサを並列
に接続する洗濯機のクラッチ制御回路において、電磁石
のコイル負荷に中点を設けて２分し、そのインピーダン
スは大小として、２分したコイル負荷のインピーダンス
小部分をインピーダンス大部分と平滑コンデンサの並列
回路に直列接続したことを要旨とするものである。 【００１５】また、コイル負荷に中点を設けて２分した
場合のそのインピーダンスは１：９とするのが最適あ
る。 【００１６】請求項１記載の本発明によれば、ループ回
路にインピーダンスを持たせることができ、その結果、
位相制御時のラッシュ電流を抑えることできる。また、
抵抗負荷等では熱エネルギーとなりロスが発生するが、
インピーダンス小部分のコイル負荷で消費されるエネル
ギーはコイルの電磁誘導としてエネルギーに変換される
ので、前記熱エネルギーとして無駄なロスがないものと
なる。 【００１７】また、前記作用に加えて、コイル負荷に中
点を設けて２分した場合のそのインピーダンスは１：９
とすることで、ループ回路にインピーダンスを持たせる
のに適宜な配分として、また、別途コイルを設けるなど
で別部品としての構成も用意しなくても済む。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明の洗濯機のクラ
ッチ制御回路の１実施形態を示す回路図で、前記従来例
を示す図４と同一構成要素には同一参照符号を付したも
のである。 【００１９】本発明もクラッチ装置６を使用する場合に
コイル負荷（電磁コイル）に正逆励磁するための回路で
あり、先にクラッチ装置６について説明すると、図３に
示すように、ピンクラッチ構造を採用するもので、モー
タとして例えばＤＣブラシレスモータなどの可変速モー
タのモータ軸である洗濯軸としての主軸（上）１１と、
減速機構１２と、主軸（下）１３と、主軸受け１４とで
駆動部が形成される。 【００２０】図中１５はセンサー取付け台で、これに回
転センサー１６が取付き、さらにその下部ではコイルカ
バー１７とコイルケース１９とでのケース内にコイル負
荷１０としての電磁コイル１８が収められる。 【００２１】また、クラッチ本体たるプランジャ２１は
これを永久磁石で構成してもよいが、下側に係合突起２
１ａを突設しており、バネ２０に抗して電磁コイル１８
に吸引されて引き上げられるとともに、吸引力が解除さ
れた場合には落下して前記係合突起２１ａがクラッチ片
２２の係合孔２２ａに嵌まり込む。プランジャ２１を永
久磁石で構成する場合は電磁コイル１８との対向面であ
る上面を例えばＮ極に、その反対側の下面をＳ極に着磁
してある。図中２９はプーリーである。 【００２２】本発明もクラッチ装置６を使用する場合に
コイル負荷（電磁コイル）に正逆励磁するための回路で
あり、ＡＣ（交流）電源２３に対してダイオードブリッ
ジ等の半導体ブリッジによる変換装置２４を介してコイ
ル負荷１０が接続され、このコイル負荷１０に対して通
電制御する半導体スイッチング素子２５が直列に接続さ
れる。 【００２３】さらに、コイル負荷１０に平滑コンデンサ
２６とダイオード２７が並列に接続される。 【００２４】本発明は、電磁石のコイル負荷１０に中点
２８を設けて２分し、インピーダンス小部分１０ａとイ
ンピーダンス大部分１０ｂとに２分した。このインピー
ダンス小部分１０ａとインピーダンス大部分１０ｂとは
１：９とした。 【００２５】さらに、前記２分したコイル負荷１０のイ
ンピーダンス小部分１０ａはインピーダンス大部分１０
ｂと平滑コンデンサ２６の並列回路に直列接続するもの
とする。 【００２６】次に動作について説明すると、洗いやすす
ぎを行うには、操作部を操作して洗い工程や濯ぎ工程の
内容を設定してオンすれば、コントロールユニット７か
ら半導体スイッチング素子２５にトリガーパルスが印加
され、半導体スイッチング素子２５がオンし、コイル負
荷１０には平滑用コンデンサ２６により平滑された電流
が流れる。 【００２７】コイル負荷１０は中点２８でインピーダン
ス小部分１０ａとインピーダンス大部分１０ｂとに２分
され、かつ、インピーダンス小部分１０ａではコイルの
電磁誘導としてエネルギーに変換されるので、これによ
り、図２に示すように、ループ回路にインピーダンスを
持たせることができ、その結果、位相制御時のラッシュ
電流を抑えることができる。 【００２８】コイル負荷１０に通電される結果、コイル
負荷１０は磁力を発し、プランジャ２１が吸引されて上
方に移動し、係合突起２１ａがクラッチ片２２の係合孔
２２ａから抜け出て脱水軸と洗濯軸との結合が解除す
る。 【００２９】そして、給水弁８が作動して洗濯槽３内に
給水され、モータ５に通電されるとモータ軸である洗濯
軸のみが回転し、回転翼４が低速回転して洗い運転が行
われる。 【００３０】脱水時は、排水弁９が開き、洗濯槽３内の
水が排水管から排出されると、コントロールユニット７
からトリガーパルスが印加され、半導体スイッチング素
子２５がオンし、コイル負荷１０の通電がなくなり、バ
ネ２０の付勢も手伝ってプランジャ２１は落下して係合
突起２１ａがクラッチ片２２の係合孔２２ａに嵌まり込
み、脱水軸が洗濯軸に接続する。よって、モータ５の回
転が洗濯軸と脱水軸とに同時に伝達され、回転翼４と洗
濯槽３とが同時に高速回転して洗濯槽３内の洗濯物の水
分が遠心力により脱水される。 【００３１】脱水停止時には、電気制動によって洗濯槽
３を短時間で停止させる。 【００３２】 【発明の効果】以上述べたように本発明の洗濯機のクラ
ッチ制御回路は、第１に、洗濯槽に接続する脱水軸と駆
動モータとの双方向に回転力を伝達できるクラッチ装置
を介して脱水軸を洗濯軸に連結するものであり、クラッ
チ装置は電磁石の吸引動作で洗い運転と脱水運転との切
替えを行う洗濯機において、交流電源に対して半導体ブ
リッジによる変換装置を介して電磁石のコイル負荷とス
イッチング素子を接続し、電磁石のコイル負荷に平滑コ
ンデンサを並列に接続する洗濯機のクラッチ制御回路に
おいて、電磁石のコイル負荷に中点を設けて２分し、そ
のインピーダンスは大小として、２分したコイル負荷の
インピーダンス小部分をインピーダンス大部分と平滑コ
ンデンサの並列回路に直列接続した。 【００３３】これにより、ループ回路にインピーダンス
を持たせることができ、その結果、位相制御時のラッシ
ュ電流を抑えることできる。 【００３４】また、抵抗負荷等では熱エネルギーとなり
ロスが発生するが、インピーダンス小部分のコイル負荷
で消費されるエネルギーはコイルの電磁誘導としてエネ
ルギーに変換されるので、ロスがないものとなる。 【００３５】また、コイル負荷に中点を設けて２分した
場合のそのインピーダンスは１：９とすることで、ルー
プ回路にインピーダンスを持たせるのに適宜な配分とし
て、また、別途コイルを設けるなどで別部品としての構
成も用意しなくても済むものである。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の洗濯機のクラッチ制御回路の１実施形
態を示す回路図である。 【図２】本発明の洗濯機のクラッチ制御回路の１実施形
態を示す波形図である。 【図３】本発明の洗濯機のクラッチ制御回路が実施され
るクラッチ装置の一例を示す分解斜視図である。 【図４】洗濯機のクラッチ制御回路の従来例を示す回路
図である。 【図５】洗濯機のクラッチ制御回路の従来例を示す波形
図である。 【図６】一槽式洗濯機の説明図である。 【符号の説明】 １…外箱 ２…水受槽
３…洗濯槽 ４…回転翼 ５…モータ
６…クラッチ装置 ７…コントロールユニット ８…給水弁
９…排水弁 １０…コイル負荷 １０ａ…インピーダンス小
部分 １０ｂ…インピーダンス大部分 １１…主軸（上） １２…減速機構
１３…主軸（上） １４…主軸受け １５…センサー取付け台
１６…回転センサー １７…コイルカバー １８…電磁コイル
１９…コイルケース ２０…バネ ２１…プランジャ
２１ａ…係合突起 ２２…クラッチ片 ２２ａ…係合孔 ２３…ＡＣ（交流）電源 ２４…変換装置 ２５…半導体スイッチング素子 ２６…平滑コンデンサ ２７…ダイオード
２８…中点 ２９…プーリー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 頼田 昌美 千葉県船橋市山手一丁目１番１号 日本建 鐵株式会社内 (72)発明者 三吉 淳二 千葉県船橋市山手一丁目１番１号 日本建 鐵株式会社内 (72)発明者 齋藤 亮 千葉県船橋市山手一丁目１番１号 日本建 鐵株式会社内 (72)発明者 秋庭 真理子 千葉県船橋市山手一丁目１番１号 日本建 鐵株式会社内 (72)発明者 前田 貴史 千葉県船橋市山手一丁目１番１号 日本建 鐵株式会社内 Ｆターム(参考） 3B155 AA10 BA13 BB05 BB15 CB06 HB12 HB19 HC04 HC05 LC02 MA02 MA07 MA09

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 洗濯槽に接続する脱水軸と駆動モータと
   の双方向に回転力を伝達できるクラッチ装置を介して脱
   水軸を洗濯軸に連結するものであり、クラッチ装置は電
   磁石の吸引動作で洗い運転と脱水運転との切替えを行う
   洗濯機において、交流電源に対して半導体ブリッジによ
   る変換装置を介して電磁石のコイル負荷とスイッチング
   素子を接続し、電磁石のコイル負荷に平滑コンデンサを
   並列に接続する洗濯機のクラッチ制御回路において、電
   磁石のコイル負荷に中点を設けて２分し、そのインピー
   ダンスは大小として、２分したコイル負荷のインピーダ
   ンス小部分をインピーダンス大部分と平滑コンデンサの
   並列回路に直列接続したことを特徴とする洗濯機のクラ
   ッチ制御回路。