JP2008079686A - 洗濯機および洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣブラシレスモータを弱め界磁制御して高速で脱水運転させているとき、不用意に弱め界磁制御が解除されても、ＤＣブラシレスモータによって誘起された高圧の逆起電力によって、インバータ駆動用のパワーモジュールが破壊されないようにした洗濯機および洗濯乾燥機に関する。
【解決手段】ドラム式洗濯機１００のインバータ回路４０１は、脱水運転および洗濯運転を行うため、ＤＣブラシレスモータ１９を、脱水時は弱め界磁制御を行い洗濯時は強め界磁または非界磁制御を行ってＤＣブラシレスモータを運転制御するインバータ回路を備えている。インバータ回路４０１の直流電圧を検知し、直流電圧が所定値を超えたときインバータ回路４０１の上アーム４６０および下アーム４６１をオフして、放電スイッチ４５をオンし放電抵抗４４を動作させ、直流電圧を低下させ、パワーモジュール４６の破壊を防ぐ。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＤＣブラシレスモータを弱め界磁制御して高速で脱水運転させているとき、不用意に弱め界磁制御が解除されても、ＤＣブラシレスモータによって誘起された高圧の逆起電力によって、インバータ駆動用のパワーモジュールが破壊されないようにした洗濯機および洗濯乾燥機に関する。

従来の洗濯機は、モータの回転がギアやクラッチなどの機械的変速機構を介し減速されてから、洗濯槽に伝達されていたが、これに代わって、現在のドラム式洗濯機は、ＤＣブラシレスモータを備え、モータの回転が洗濯ドラムに直接伝達されるダイレクトドライブ方式のものが主流になっている。

洗濯機で洗濯を行う場合、洗い工程やすすぎ工程では、洗濯ドラム等を低速でよいが高トルクで回転させる必要があり、また、脱水工程では、洗濯ドラム等を低トルクでよいが高速で回転させる必要がある。ダイレクトドライブ方式の洗濯機は、機械的変速機構を有さないため、洗いやすすぎのとき、モータを強め界磁制御して低速−高トルク回転を実現し、脱水のとき、モータを弱め界磁制御して高速−低トルク回転を実現している。

従来、モータに三相誘導電動機（巻線形またはかご形誘導モータ）を用い、洗いおよびすすぎのとき、モータを基底回転速度である１２００回転／分で回転させ、１／１０の減速装置を介してパルセータを回転させ、脱水のとき、モータを弱め界磁制御によって９０００回転／分で回転させ、１／１０の減速装置を介してバスケットを回転させる「全自動洗濯乾燥機」が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、撹拌翼または洗濯兼脱水槽を駆動する直流ブラシレスモータに接続されたインバータ回路と、インバータ回路を制御するものであってマイクロコンピュータからなり強め界磁制御および弱め界磁制御を行って制動トルクを発生させる制御手段とを備えた「洗濯機のモータ駆動装置」が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−１４５７９６号公報 特開２００３−８８１６８号公報

ところで、前記「全自動洗濯機」（特許文献１記載）および前記「洗濯機のモータ駆動装置」（特許文献２記載）では、脱水のとき、洗いのときと比較して数倍から十数倍以上の高い回転数（回転速度）を得るために、弱め界磁制御を行っている。一般に、モータは、高速で回転させるほど高い逆起電圧を発生する。通常の運転状態であれば、この逆起電圧は、モータへ印加される駆動電圧と相殺され、モータへ駆動電力を供給するパワーモジュールが破壊されるまで上昇することはない。

しかしながら、洗濯機の電源プラグが電源コンセントから抜けて主電源が断たれたり、界磁制御を司っているマイクロコンピュータが電磁雑音の影響を受けて正常に動作しなくなったりして不用意に弱め界磁制御が失われると、駆動電圧が失われ、モータからの逆起電圧がそのままパワーモジュールに印加されることとなる。

誘導電動機を用いた洗濯機の場合、そもそも弱め界磁制御によって得られる回転速度の範囲が狭かったが、ＤＣブラシレスモータを用いたダイレクトドライブ方式のドラム式洗濯機では、脱水時の回転速度は、洗い時の数十倍にもなる。ＤＣブラシレスモータの誘起電圧は、回転速度に比例するから、脱水運転中に弱め界磁制御が失われると、高い誘起電圧がＤＣブラシレスモータ駆動用のパワーモジュールに直接印加され、パワーモジュールの逆耐電圧を超えて破壊するおそれがあった。殊に、モータが、パルセータ（撹拌翼）に代わって、洗濯槽等（内槽、洗濯ドラム、バスケット、洗濯兼脱水槽などと称されるもの）のような大きなイナーシャ（慣性）を持つものを回転させる場合は、高電圧が長時間、パワーモジュールへ印加される問題点があった。

本発明は、かかる点に鑑み、ＤＣブラシレスモータを弱め界磁制御して高速で脱水運転させているとき、不用意に弱め界磁制御が解除されても、ＤＣブラシレスモータによって誘起された高圧の逆起電力によって、インバータ駆動用のパワーモジュールが破壊されないようにした洗濯機および洗濯乾燥機を提供することを目的とする。

本発明はかかる問題点を解決するため、脱水運転および洗濯運転を行うＤＣブラシレスモータと、脱水時は弱め界磁制御を行い洗濯時は強め界磁または非界磁制御を行って前記ＤＣブラシレスモータを運転制御するインバータ回路を備えた洗濯機であって、インバータ回路の端子間を接続しうる放電スイッチおよび放電抵抗と、インバータ回路の直流電圧を検知し直流電圧が所定値を超えたときインバータ回路の上アームおよび下アームをオフして、放電スイッチをオンし放電抵抗を動作させる直流電圧検知回路と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ＤＣブラシレスモータを弱め界磁制御して高速で脱水運転させているとき、不用意に弱め界磁制御が解除されても、ＤＣブラシレスモータによって誘起された高圧の逆起電力によって、インバータ駆動用のパワーモジュールが破壊されないようにした洗濯機および洗濯乾燥機を提供することができる。

次に、添付した図面を参照し、本発明による実施形態について、詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明による第１実施形態のドラム式洗濯機１００の構造を示す縦断面図である。
このドラム式洗濯機１００は、外枠１の内側に外槽２を備えている。外槽２は、下方から複数本のサスペンション３によって押し上げ支持され、上方から引きバネ４によって引っ張り支持されている。サスペンション３は、外槽２のほぼ全荷重を支持するものであり、運転時の荷重や振動に耐えるように強固に製造および取り付けされている。サスペンション３は、また、脱水運転時に生じる外槽２の各方向の振動を吸収し、脱水起動時の外槽２の異常振動を防止するための減衰機構（図示せず）を内蔵している。引きバネ４は、外槽２をその上方から支持し、外槽２の転倒を防止し、また、脱水時などの前後上下左右の振動を低減する。

給水ホース５は、上水道（図示せず）に接続され、上水道から圧送されている清水を注水ホース７へ導いている。注水ホース７の中途には、給水電磁弁６が挿入され、「洗い」や「すすぎ」に応じて開閉し、必要な清水を供給する。供給された清水は、注水ホース７と連通する洗剤投入ケース８へ流入し、さらに、フレキシブルホース１０を通じて外槽２へ流入する。外槽２へ流入した水は、「洗い」時は、洗濯水（洗い水）１５として、また、「すすぎ」時は、洗濯水（すすぎ水）１５として、外槽２によって貯留される。

洗剤投入ケース８内は、複数の開閉可能な区画に区分されている。洗濯に際して、あらかじめ洗剤および柔軟仕上げ剤を指定の区画に投入しておく。「洗い」時は、洗剤を投入した区画が開放し、洗剤が溶解された洗濯水（洗い水）１５が生成される。最終の「すすぎ」時は、柔軟仕上げ剤を投入した区画が開放し、柔軟仕上げ剤が溶解された洗濯水（すすぎ水）１５となる。

外槽２の内空間には、有底円筒形の回転ドラム１１が、開口部（投入口１１ａ）をやや上向きにして配設されている。回転ドラム１１の開口部の外周には脱水時のアンバランスを相殺し振動を低減するバランサ１３が設けられている。外蓋１２は、回転ドラム１１の投入口１１ａと連通する外枠１の投入口１１ｃを開閉可能に配設されている。外蓋１２を閉じると、外槽２の開口部が閉鎖される。外蓋１２を開けて、洗濯物９の投入および取り出しをする。

回転ドラム１１には、脱水時、洗濯物９に含まれている水分を回転ドラム１１の高速回転による遠心力で外槽２へ脱水し、また、洗いおよびすすぎ時に、洗濯水１５を流入出するための脱水穴１４が多数設けられている。また、回転ドラム１１の内面には、洗濯時に回転ドラム１１の回転に伴って洗濯物９を掻き上げる複数個（本例では３個）のリフタ１６が設けられている。リフタ１６の幅は、洗濯物９の偏りを考慮して、背面側（ＤＣブラシレスモータ１９に近い側）が広くなっている。回転ドラム１１は、洗濯物９を取り出しやすくするため、水平面に対して傾斜角θで傾斜している。

外槽２の底面（投入口１１ａの反対面）には、ＤＣブラシレスモータ１９が強固に取り付けられている。ＤＣブラシレスモータ１９の回転軸１８は、外槽２の底面を連通し、回転ドラム１１の底面に取り付けられたフランジ１７によって、強固に連結されている。

回転軸１８と外槽２との間には、洗い時やすすぎ時に水漏れを防止するためのシール（図示せず）が設けられている。同様に、水漏れを防止するため、外槽２の投入口１１ｂと外枠１の投入口１１ｃとの間は、ベローズ２１によって封止されている。ベローズ２１は、可撓性であり、防水性を有する、例えば、合成ゴムや軟質プラスチックによって構成されている。

外槽２の最も低くなる部位近傍に、外槽２と連通する排水ホース２３が取り付けられ、外枠１外へ延設されている。排水ホース２３の中途には、洗濯の各段階に応じて開閉する排水電磁弁２２が挿入されている。洗濯やすすぎに使われ不要になった洗濯水１５や脱水時に洗濯物９から脱水された洗濯水１５は、排水電磁弁２２を開放すると、排水ホース２３を通じて、ドラム式洗濯機１００の外部へ排出される。

ＤＣブラシレスモータ１９を駆動するためのインバータ回路については、後で詳述する。

図２は、ドラム式洗濯機１００による自動洗濯運転の典型例を示す工程図である（適宜、図１参照）。
この自動洗濯運転は、洗濯物９に付着した汚れを落とす「洗い」や、洗剤分を洗い流す「すすぎ」や、回転ドラム１１を高速回転させて洗濯物９に含まれている水分を遠心力で飛ばし去る「脱水」や、それらの水分を排水することなど、一連の工程を自動的に行う一般的な自動洗濯コースである。

あらかじめ、ドラム式洗濯機１００に電源を接続し、外蓋１２を開閉して洗濯物９を投入し、洗剤投入ケース８に洗剤および柔軟仕上げ剤を投入しておく。準備が整ったら、自動洗濯コーススイッチ（図示せず）を押下し、洗濯を開始する。

まず、給水工程Ｓ１０１では、給水電磁弁６が開閉され、外槽２内に洗濯水（洗い水）１５が流入し、所定水量が貯留される。
所定水量が貯留されると、洗い工程Ｓ１０２では、ＤＣブラシレスモータ１９が回転して回転ドラム１１が回転される。このときの回転ドラム１１の回転速度は４０〜５０[回転／分]で、休止をおいて右回転、左回転を数分ずつ行う。このことにより、洗濯物９が回転ドラム１１内のリフタ１６により掻き上げられ落下する叩き洗いが繰り返され、洗濯物９に付着していた汚れが、洗濯水（洗い水）１５へ溶出する。

所定時間洗い工程Ｓ１０２を行うと、洗濯物９に付着した汚れが除去されるので、排水工程Ｓ１０３へ移行し、汚れた洗濯水（洗い水）１５をドラム式洗濯機１００の外部へ排出する。

所定時間経過し、汚れた洗濯水（洗い水）１５が外部へ排出されると、１回目の脱水工程Ｓ１０４へ移行し、洗濯物９に含まれている洗濯水（洗い水）１５を脱水する。脱水工程Ｓ１０４では、回転ドラム１１を高速回転して洗濯物９に遠心力をかけ、回転ドラム１１に設けられた多数の脱水穴１４から洗濯水（洗い水）１５を飛ばし去る。このときの回転ドラム１１の回転速度は、例えば、８００〜１５００[回転／分]である。

所定時間、脱水工程Ｓ１０４を行うと、給水工程Ｓ１０５へ移行し、給水工程Ｓ１０１のときと同様に、所定量の清水を外槽２内に貯留する。なお、「すすぎ」および「洗い」に必要な清水は、いずれも、例えば、２５〜３０リットルである。
そして、１回目のすすぎ工程Ｓ１０６へ移行し、回転ドラム１１を低速回転（４５[回転／分]前後）させて、洗濯物９に含まれている洗剤分をすすぐ。
所定時間、すすぎ工程Ｓ１０６を行ったら、排水工程Ｓ１０７へ移行し、洗濯水（すすぎ水）１５を排水する。

そして、１回目と同様に、２回目の脱水工程Ｓ１０８、給水工程Ｓ１０９、および、すすぎ工程Ｓ１１０を行う。
本実施形態では、２回のすすぎを行う例について説明したが、洗濯物９などに応じて、１回または３回以上行うようにしてもよい。

２回目のすすぎ工程Ｓ１１０の終了後、排水工程Ｓ１１１が行われ、最終脱水工程Ｓ１１２へ移行し、洗濯物９に含まれる水分を充分に脱水する。最終脱水工程Ｓ１１２の時間は、一般的に５分以上で、回転ドラム１１を高速回転させ洗濯物９の水分を遠心力で除去する。こうして、洗濯物９の脱水率を６０〜６５％とする。

図３は、ＤＣブラシレスモータ１９のトルク−回転速度特性を示すグラフである。
グラフＡは、弱め界磁制御を行っているときのトルク−回転速度特性を示す。この特性は運転トルクが小さく、回転速度が高いので脱水運転のとき使用する。グラフＢは界磁制御を行っていないとき（非界磁制御のとき）のトルク−回転速度特性を示す。この特性は運転トルクが高く、回転速度が小さいので洗濯運転のとき使用する。このとき、強め界磁制御を用いてもよい。

ドラム式洗濯機１００では、脱水時の回転ドラム１１の（すなわち、ＤＣブラシレスモータ１９の）回転速度は１５００[回転／分]、トルクは２.５[Ｎ・ｍ]であり、同じく、洗濯時の回転速度は４５[回転／分]、トルクは４０[Ｎ・ｍ]である。ＤＣブラシレスモータ１９は、界磁制御を行わない場合、無負荷状態であっても、約５００[回転／分]が回転速度の上限である。回転速度を上昇させるには電源電圧を高くすることが考えられるが、家電製品で利用する一般の商用電源そのものの電源電圧を可変させることは現実的ではない。

そこで、回転速度を上昇させるため、弱め界磁制御を行っている。弱め界磁制御を行うと、トルクは小さくなるが、回転速度を上げることができ、供給電源電圧も上げないでよい。しかし、洗濯運転時の回転速度が低くなる外径の大きい回転ドラム１１を使用した洗濯機では所要トルクが大きくなるため誘起電圧定数の数値が大きくなり、乾燥時間を短くするために脱水回転速度を上げて脱水率を上げたドラム式洗濯機では最大回転速度を大きくする必要があるので脱水回転時に供給電源が遮断されたときの誘起電圧は更に大きくなり、回転速度による誘起電圧が大幅に供給電圧を超え、ＤＣブラシレスモータ１９を制御しているスイッチング素子の逆耐電圧を超える領域で使用している。このため、弱め界磁制御が解除されるとき、すなわち、供給電源が遮断されたときには検知回路と抑制回路が必要となる。

図４は、ＤＣブラシレスモータ１９を駆動する第１のインバータ回路４０１を示す回路ブロック図である。
このインバータ回路４０１は、ＡＣ１００Ｖの商用電源に接続されている。整流回路４０は、商用電源を倍電圧整流する直流電源回路である。電解コンデンサ４１，４２は、整流回路４０の出力を平滑する。

直流電圧検知回路４３が、整流回路４０の出力間に接続されている。
また、放電抵抗４４と放電スイッチ４５とを直列に接続したものが、整流回路４０の出力間に接続されている。放電スイッチ４５は直流電圧検知回路４３によりオン、オフされる。すなわち、直流電圧検知回路４３は、整流回路４０の両端子間の直流電圧が所定電圧を超えると、放電スイッチ４５を制御してオンにし、放電抵抗４４に電流が流れるようにする。

ＤＣブラシレスモータ１９を駆動するインバータ回路４０１は、６個のパワーモジュール４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ，４６ｆ（パワーモジュール４６と総称する）を含んでいる。パワーモジュール４６ａ，４６ｃ，４６ｅは、上アーム４６０であり、パワーモジュール４６ｂ，４６ｄ，４６ｆは下アーム４６１である。また、各々のパワーモジュール４６には並列にダイオードＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄ，Ｄｅ，Ｄｆが接続されている。

パワーモジュール４６は、典型的には、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ；Insulated Gate Bipolar Transistor）で構成され、マイクロコンピュータ５１によってゲート電圧が制御され、ＤＣブラシレスモータ１６へ印加される直流電圧をスイッチングする。ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ；Gate Turn-Off thyristor）やパワーＭＯＳＦＥＴなど、他のスイッチング素子を用いることもできる。

脱水時に弱め界磁制御が失われ、ＤＣブラシレスモータ１９が脱水時に高速回転しているときの逆起電圧に充分耐えうる程度に逆耐電圧が高い素子は、一般に高価であり、洗濯機の製造費用を押し上げるため、民生品として好ましくない。しかし、後記するように、パワーモジュール４６の逆耐電圧は、信頼性を下げずに従来のものより低くできるので、素子の単価が安価で済み、ドラム式洗濯機１００の製造費用を低くできる。また、素子に要求される要件が緩和されるので、インバータ回路４０１の設計自由度が大きくなる。

パワーモジュール４６と、ＤＣブラシレスモータ１９の巻線端子４７とは、リレー接点４８を介して接続されている。リレー接点４８を動作させるリレー巻線４９には、誘起電圧検知回路５０が接続されている。誘起電圧検知回路５０は、巻線端子４７の誘起電圧が所定値を超えて上昇し対地間の電圧が上昇すると、リレー巻線４９をオンしてリレー接点４８をオフし巻線端子４７を開放する。また、直流電圧検知回路４３の電圧はマイクロコンピュータ（マイコン）５１にも取り込まれ制御される。また、電源のヘルツ検知回路５２がマイクロコンピュータ５１に接続されている。

以下、インバータ回路４０１の動作について説明する。
電解コンデンサ４１，４２の両端の直流電圧Ｖは、商用電源の電圧を１００[Ｖ]とすると、最大でＶ＝√２×２×１００[Ｖ]となるが、実際にはＤＣブラシレスモータ１９に電流が流れるので、これより低い値となる。また、電解コンデンサ４１，４２に蓄えられるエネルギＰ[Ｊ]は、電解コンデンサ４１，４２の合成容量をＣ[Ｆ]、電解コンデンサ４１，４２の端子間電圧をＶ[Ｖ]とすると、次式で求めることができる。
Ｐ＝（１／２）×Ｃ×Ｖ×Ｖ [Ｊ]

例えば、端子間電圧を２８０[Ｖ]とし、電解コンデンサ４１，４２の合成容量を５００[μＦ]とすると、蓄積されるエネルギＰは１９.６[Ｊ]となる。この値は回転ドラム１１に洗濯物９が定格負荷の９ｋｇ分投入されているとき、１５００[回転／分]で回転しているときの停止に要するエネルギの１％程度でしかないので、マイクロコンピュータ５１での制御は短時間しかできず、電源電圧がオフすると電解コンデンサ４１，４２の端子間電圧Ｖは急激に低下する。

正常時、電源が接続されている状態で脱水運転している回転ドラム１１を停止させるには、逆回転側に電流を流して運転する逆相運転を行う。この場合は、ＤＣブラシレスモータ１９に向かって電流が流れ、巻線端子４７の電圧は電源電圧よりは高くならない。

しかし、脱水運転しているときなど、ＤＣブラシレスモータ１９が高速回転しているとき、停電または電源のコンセントが抜かれ、かつ、マイクロコンピュータ５１が正常に動作しているときは、ヘルツ検知回路５２により電源が遮断されたことを検知し、上アーム４６０および下アーム４６１を開放することによりＤＣブラシレスモータ１９の誘起電圧が電源電圧より高くなると、ダイオードＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄ，Ｄｅ，Ｄｆを通して電解コンデンサ４１，４２に電流が流れ充電される。これにより、電解コンデンサ４１，４２の端子間電圧は上昇するので、この電圧が直流電圧検知回路４３により検知され、マイクロコンピュータ５１によりパワーモジュール４６の逆耐電圧および電解コンデンサ４１，４２の逆耐電圧を超えないように放電スイッチ４５を間欠または連続して動作させ、放電抵抗４４に放電電流を流し、端子間電圧が低下するようにする。

放電抵抗４４に放電電流を流しても端子間電圧が上昇するときは、誘起電圧検知回路５０がこれを検知し、リレー巻線４９を動作させ巻線端子４７を開放する。また、マイクロコンピュータ５１の電源は電解コンデンサ４１，４２の直流電圧から取り入れており、できるだけ直流電圧を維持するように放電電流を制御している。電解コンデンサ４１，４２の電圧が低下するとマイクロコンピュータ５１による制御はできなくなるが、巻線端子４７の端子間電圧も低下しているので問題ない。このとき、回転ドラム１１（図１参照）は機械損により徐々に停止する。

また、高速で脱水運転しているときにマイクロコンピュータ５１がノイズで暴走するなど正常に動作しないときは、マイクロコンピュータ５１による制御ができなくなる。このため、パワーモジュール４６の上アーム４６０、下アーム４６１は開放された状態で誘起電圧が印加され、電解コンデンサ４１，４２に充電電流が流れ、直流電圧が上昇する。そこで、これを直流電圧検知回路４３によって検知して放電スイッチ４５を動作させ、放電抵抗４４に放電電流を流して巻線端子４７の端子間電圧を低下させる。放電抵抗４４による放電電流だけでは直流電圧が低下しないときは、誘起電圧検知回路５０の制御によってリレー巻線４９を動作させ、巻線端子４７を開放し、充電電流が流れないようにする。

直流電圧検知回路４３における検知電圧の閾値の下限は、公称１００Ｖの商用電源の電圧が±１５％程度上下しうることと、個々のパワーモジュール４６など、電子部品ごとの特性のバラツキ分が最大で±２０％程度あることとを考慮し、これらの値の上限をもって、次式により決定される。
√{２}×２×１００×１．１５×１．２＝３９０

また、直流電圧検知回路４３における検知電圧の閾値の上限は、パワーモジュール４６の逆耐電圧Ｖａより低い状態とする。また、本実施形態で使用しているパワーモジュール４６の逆耐電圧Ｖａは６００[Ｖ]であるので、閾値Ｖｃの範囲は次式で表される。
３９０＜Ｖｃ＜６００

誘起電圧検知回路５０の閾値Ｖｃ＋αの設定値は、直流電圧検知回路４３の閾値Ｖｃより高くしているので、ＤＣブラシレスモータ１９の巻線に流れる電流値が充電電流のみになり、開放時のリレー接点４８の容量を小さくできる。

直流電圧検知回路４３の制御によって放電スイッチ４５がオン動作すると、放電抵抗４４に電流が流れるが、放電抵抗４４の耐圧値はパワーモジュール４６の逆耐電圧Ｖａより小さい値で済む。また、この放電抵抗４４の容量は基板に搭載するには大きくできないので、高速回転する回転ドラム１１の慣性エネルギを停止するまで吸収できない。このため、誘起電圧検知回路５０によってリレー巻線４９をオンし、リレー接点４８をオフすることによりＤＣブラシレスモータ１９で発生する誘起電圧を遮断し、慣性エネルギは回転時の機械損失で消費する構成とした。これにより、放電抵抗４４の容量を大きくすることなく基板に搭載できるため材料および製造コストを含めて安価にできる。しかしながら、停止までは、例えば、数分程度の時間を要する。また、リレー接点４８の容量に余裕があれば誘起電圧検知回路５０と直流電圧検知回路４３はどちらか一方に共用しても良い。

図５は、ＤＣブラシレスモータ１９を駆動する第２のインバータ回路４０２を示す回路ブロック図である。
このインバータ回路４０２は、前記したインバータ回路４０１（図４参照）の代わりに備えられるものであって、リレー接点４８およびリレー巻線４９の代わりに、短絡回路５３を具備した構成である。すなわち、ＤＣブラシレスモータ１９の巻線端子４７には、短絡回路５３が接続されている。

電源が接続されているときのインバータ回路４０２の動作は、インバータ回路４０１（図４参照）と同様であり、直流電圧検知回路４３および誘起電圧検知回路５０の閾値Ｖｃについてもインバータ回路４０１（図４参照）と同じ値でよい。高速脱水運転中に供給電源が停電等で遮断されたときは前記と同様にＤＣブラシレスモータ１９の誘起電圧は供給電源電圧より大きくなるのでダイオードを介して電解コンデンサ４１，４２を充電するが直流電圧検知回路４３が閾値Ｖｃで動作し、放電スイッチ４５がオン動作し、放電抵抗４４に電流が流れ電圧の急激な上昇は抑えられる。しかしながら、回転ドラム１１の慣性エネルギは大きいので充電電圧は上昇し、誘起電圧検知回路５０がＶｃ＋αで動作し、短絡回路５３を動作させＤＣブラシレスモータ１９の巻線端子４７を短絡する。これにより、パワーモジュール４６の逆耐電圧は大幅に低下するとともに三相短絡時に発生するトルクによりＤＣブラシレスモータ１９の巻線にエネルギが消費され、機械損失による停止に比較して回転ドラム１１の停止時間を大幅に短くすることができる。

図６は、時間と巻線端子とアース間の電圧との関係を示すグラフである。
供給電源が遮断される直前の端子間の電圧Ｅは、約２８０[Ｖ]である。時刻Ｔ１で供給電源が遮断されたので、電圧Ｅが上昇し始めている。
時刻Ｔ２で閾値Ｖｃを超えたので、直流電圧検知回路４３がこれを検知し、放電スイッチ４５をオンにして、放電抵抗４４に電流を流す。

放電スイッチ４５をオンにした時刻Ｔ２から、所定時間経過し、時刻Ｔ３（または時刻Ｔ４）になったとき、グラフＬで示すように電圧Ｅが低下し始めた（または閾値Ｖｃ以下になった）場合、電圧Ｅがパワーモジュール４６の逆耐電圧Ｖａを超えて破壊するおそれはないので、これ以上の制御は不要と判断できる。

放電スイッチ４５をオンにした時刻Ｔ２から、所定時間経過し、時刻Ｔ３（または時刻Ｔ４）になったとき、グラフＫで示すように電圧Ｅがさらに上昇し続ける場合、電圧Ｅがパワーモジュール４６の逆耐電圧Ｖａを超えて破壊するおそれがある。

そこで、第１のインバータ回路４０１（図４参照）では、時刻Ｔ５で、誘起電圧検知回路５０によって電圧Ｅの上昇を判断し、リレー巻線４９をオンにすることによりリレー接点４８を開放する。
また、第２のインバータ回路４０２（図５参照）では、時刻Ｔ５で、誘起電圧検知回路５０によって電圧Ｅの上昇を判断し、短絡回路５３をオンにして、巻線端子４７を短絡する。
こうして、電圧Ｅが低下し始め、時刻Ｔ６で閾値Ｖｃ以下になる。さらに、所定時間後に、リレー接点４８または短絡回路５３が復帰するようにしてもよい。

外径の大きい回転ドラム１１を使用した洗濯機では周速が速くなるので洗濯運転時の回転速度が低くなると同時に所要トルクが大きくなるため誘起電圧定数の数値が大きくなり、乾燥時間を短くするために脱水回転速度を上げて脱水率を上げた洗濯乾燥機では最大回転速度が大きくなるので脱水回転時に供給電源が遮断されたときの誘起電圧は更に大きくなるため、本実施形態のパワーモジュール４６の逆耐電圧保護回路は特に有効である。

なお、本回路構成はマイクロコンピュータ５１による制御のみならず、ソフトウェアによらない動作も行うので、高速脱水運転中にマイクロコンピュータ５１がノイズ等で暴走したときなども有効に動作し、確実にパワーモジュール４６の逆耐電圧保護ができる。

（第２実施形態）
本発明による第２実施形態のドラム式洗濯乾燥機は、第１実施形態のドラム式洗濯機１００に、温風乾燥機構を付加したものである。
このドラム式洗濯乾燥機では、図２に示す洗濯脱水運転において、最終脱水工程Ｓ１１２と、終了工程Ｓ１１３との間に、乾燥工程を挿入して運転を行う。

温風乾燥機構は、例えば、乾燥工程（後記）のとき開口し外槽２へ外気を取り込む吸気ダクトと、ヒータや熱交換器などからなり取り込んだ外気を加熱する熱源と、加熱された温風を回転ドラム１１内に循環させる温風ファンと、回転ドラム１１内を循環した排気から水分を除去する除湿器と、排気ダクトとを含んで構成できる。

この構成によれば、最終脱水工程Ｓ１１２が終了した後、自動的に乾燥工程へ移行する。乾燥工程では洗濯物９の水分が充分に除去された後、ヒータ等により温風を洗濯物９に吹きつけながら回転ドラム１１を４５〜５５[回転／分]で反転もしくは一方向に回転させて洗濯物９の水分を除去して乾燥させる。乾燥時間を短くするには最終脱水工程Ｓ１１２における回転速度を上げて脱水率を上げる必要があるため、最高で１５００[回転／分]とする。これにより、回転ドラム１１の径にもよるが、脱水率を約７０％にでき、迅速に乾燥が行える。

（第３実施形態）
回転ドラム１１（図１参照）の回転軸心線Ａｘがほぼ水平方向となる、いわゆるドラム式洗濯機１００について説明したが、回転軸心線Ａｘがほぼ鉛直方向となる、いわゆる縦型の洗濯機についても、同様に実施できる。

本発明による第１実施形態のドラム式洗濯機の構造を示す縦断面図である。 ドラム式洗濯機による自動洗濯運転の典型例を示す工程図である。 ＤＣブラシレスモータのトルク−回転速度特性を示すグラフである。 ＤＣブラシレスモータを駆動する第１のインバータ回路を示す回路ブロック図である。 ＤＣブラシレスモータを駆動する第２のインバータ回路を示す回路ブロック図である。 時間と巻線端子とアース間の電圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 外枠
２ 外槽
３ サスペンション
４ 引きバネ
５ 給水ホース
６ 給水電磁弁
７ 注水ホース
８ 洗剤投入ケース
９ 洗濯物
１０ フレキシブルホース
１１ 回転ドラム
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 投入口
１２ 外蓋
１３ バランサ
１５ 洗濯水
１６ リフタ
１８ 回転軸
１９ ＤＣブラシレスモータ
４０ 整流回路
４３ 直流電圧検知回路
４４ 放電抵抗
４５ 放電スイッチ
４６，４６ａ〜４６ｆ パワーモジュール
４７ 巻線端子
４８ リレー接点
４９ リレー巻線
５０ 誘起電圧検知回路
５１ マイクロコンピュータ
５３ 短絡回路
１００ ドラム式洗濯機
４０１ 第１のインバータ回路
４０２ 第２のインバータ回路
４６０ 上アーム
４６１ 下アーム

Claims (7)

1. 脱水運転および洗濯運転を行うＤＣブラシレスモータと、脱水時は弱め界磁制御を行い洗濯時は強め界磁または非界磁制御を行って前記ＤＣブラシレスモータを運転制御するインバータ回路を備えた洗濯機であって、
   前記インバータ回路の端子間を接続しうる放電スイッチおよび放電抵抗と、
   前記インバータ回路の直流電圧を検知し前記直流電圧が所定値を超えたとき前記インバータ回路の上アームおよび下アームをオフして、前記放電スイッチをオンし前記放電抵抗を動作させる直流電圧検知回路と、
   を備えたことを特徴とする洗濯機。
2. 脱水運転および洗濯運転を行うＤＣブラシレスモータと、脱水時は弱め界磁制御を行い洗濯時は強め界磁または非界磁制御を行って前記ＤＣブラシレスモータを運転制御するインバータ回路を備えた洗濯機であって、
   前記インバータ回路を接続しうる放電スイッチおよび放電抵抗と、
   前記ＤＣブラシレスモータの巻線を開放しうる巻線端子スイッチと、
   前記インバータ回路の直流電圧を検知し、前記直流電圧が所定値を超えたとき前記放電スイッチをオンし前記放電抵抗を動作させ、前記巻線スイッチを開放にする直流電圧検知回路と、
   を備えたことを特徴とする洗濯機。
3. 脱水運転および洗濯運転を行うＤＣブラシレスモータと、脱水時は弱め界磁制御を行い洗濯時は強め界磁または非界磁制御を行って前記ＤＣブラシレスモータを運転制御するインバータ回路を備えた洗濯機であって、
   前記インバータ回路を接続しうる放電スイッチおよび放電抵抗と、
   前記ＤＣブラシレスモータの巻線を短絡しうる巻線端子スイッチと、
   前記インバータ回路の直流電圧を検知し、前記直流電圧が所定値を超えたとき前記放電スイッチをオンし前記放電抵抗を動作させ、前記巻線スイッチを短絡する直流電圧検知回路と、
   を備えたことを特徴とする洗濯機。
4. 前記ＤＣブラシレスモータは、概略水平方向に開口した有底円筒形を有し洗濯物を投入しうる回転ドラムを回転させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の洗濯機。
5. 前記ＤＣブラシレスモータは、概略鉛直方向に開口した有底円筒形を有し洗濯物を投入しうる回転ドラムを回転させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の洗濯機。
6. 前記放電スイッチまたは前記巻線スイッチは、作動後、所定時間後に復帰することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の洗濯機。
7. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の洗濯機と、
   洗濯物の温風乾燥機構と、
   からなる洗濯乾燥機。

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