JP2015039465A

JP2015039465A - 洗濯機の制御装置

Info

Publication number: JP2015039465A
Application number: JP2013171027A
Authority: JP
Inventors: 和吉竹内; Wakichi Takeuchi
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2015-03-02

Abstract

【課題】洗濯機の運転音を低減させ、静音化を図ること。【解決手段】洗濯機の運転を制御する制御装置本体１１２と、制御装置本体１１２を内装する浅底で平坦な保護ケース１１１および保護カバー１１３と、任意の回転数に可変可能な送風ファン４９と、保護ケースもしくは保護カバーに空気循環を行い、かつ任意の回転数に可変可能な冷却ファン１１４とを備えて、前記冷却ファン１１４は、給水行程、洗いの攪拌肯定、すすぎの攪拌行程、排水行程時には、冷却ファンの回転数を低速に切り替えることで、運転音を低減させ、洗濯機の静音化を図るとともに省エネを実現することが可能となる。【選択図】図３

Description

本発明は、洗濯機の制御装置の温度上昇対策に関するものである。

従来から、機器のインバータ制御等を行う半導体部品には、半導体内部の素子の温度を下げるために放熱板（Ｈｅａｔｓｉｎｋ）が取り付けられていた。更に冷却効果を高めるために、空気循環を強制的に行う冷却ファンが取り付けられていた（例えば、特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の運転制御装置の構成図である。

図５において、箱体２２と機械室ベース２１とで構成された容器状空間内部に、圧縮機１１、冷却ファン１２、電力変換部１３、等が配置される。電力変換部１３は、発熱の大きい素子（例えばダイオード、トランジスタ等）を集積化したパワー回路ブロック１４と、パワー回路ブロック１４の制御をおこなう電力変換制御部１５で構成され、更にパワー回路ブロック１４の放熱を促進する為の放熱板１６を有する。

パワー回路ブロック１４、電力変換制御部１５、放熱板１６は、素子等の発火が他に類焼するのを防ぐ防火壁としての安全性を兼ねる電力変換箱体１７の内部に収納され、かつ電力変換箱体１７は、箱体２２の吸い込み口２３に近接する位置に吸引口１８と、冷却ファン１２に近接する位置に吹き出し口１９を形成する。

冷却ファン１２の回転動作により、図５で点線矢印方向の空気が流れ、圧縮機１１を冷却しつつ電力変換箱体１７内部を流れる空気により放熱板１６を冷却しパワー回路ブロック１４の温度上昇を抑制する。

上記従来例は、１個の冷却ファン１２により、圧縮機１１と放熱板１６との複数部材の冷却をおこなう例であるが、個々に冷却ファンを構成しても良いし、また、圧縮機１１の無い機器においては風向を逆方向とする場合もある。

特開平６−７４６４０号公報

しかしながらこのような従来の構成では、冷却ファンの回転数の設定は、パワー回路ブロックの構成素子であるダイオード、トランジスタ等半導体の最大発熱時を想定して設定されているので、放熱板が大きくなる。その結果、機械室ベースが大型化し、有効空間が小さくなる課題があった。また、冷却ファンの騒音に関する課題もあった。

即ち、洗濯機の制御装置の場合では、冷却ファンの回転数の設定は、半導体に流れる電流が増えるすすぎ行程の脱水運転、本脱水行程の脱水運転、乾燥行程を基準にした大電流時の半導体素子発熱時に対応するものであった。

しかし、給水、攪拌、排水行程など半導体素子にあまり電流が流れない場合においては、発熱温度が低く、冷却ファンの回転数を大きくする必要はない。そのため、必要以上の
冷却に伴って、電気を浪費しているという課題があった。

また、放熱板の大きさを、本脱水行程の脱水運転や乾燥行程を基準にした大電流時の半導体素子発熱時に対応した設計をしているため、放熱板が大きくなることにより機械室ベースが大型化し、有効空間が小さくなる課題があった。

さらに、脱水行程や乾燥行程では、機器の高速回転音や、乾燥送風ファンの運転音が高いので、冷却ファンの動作音は気にならないが、運転音が低い給水、攪拌、排水行程では冷却ファンの動作音が機器の動作音よりも大きくなるため、とくに近年の静音化が求められる環境下において、騒音として使用者には煩わしいものとなるという課題もあった。

本発明は上記課題を解決するもので、洗濯機の制御装置の冷却ファンの運転音を低減し、静音化を図ること、機械ベースを小型化することで有効空間を大きくすることを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、洗濯機の運転を制御するパワー回路ブロックおよび放熱板を積載した制御装置本体と、任意の回転数に可変可能な送風ファンと、前記制御装置本体を内装する保護ケースと、前記保護ケース上面に取り付けられ前記制御装置本体を覆う保護カバーと、前記保護ケースもしくは前記保護カバーに設けられ制御装置内の空気循環を行いかつ任意の回転数に可変可能な冷却ファンを備え、洗濯またはすすぎ行程における攪拌行程時の前記冷却ファンの回転数を、すすぎ行程における脱水時の前記冷却ファンの回転数、または脱水行程における脱水時の前記冷却ファンの回転数、または乾燥行程時の前記冷却ファンの回転数よりも低くするように設定するとともに、乾燥行程時の送風ファンの回転数が高回転時には冷却ファンの回転数を高回転に制御するように設定したものである。

これによって、洗濯機の制御素子への負荷の低い攪拌行程では冷却ファンの動作音も低くなり、機械ベースを小型化し、有効空間を大きくするとともに洗濯機の静音化を図ることが可能となる。

本発明の洗濯機の制御装置は、洗濯機の静音化と冷却ファンの省エネの効果を得ることができる。また、機械ベースを小型化し、有効空間を大きくすることができる。

本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯乾燥機の要部構成を示す断面図同ドラム式洗濯乾燥機が備える乾燥機能の構成を示す断面図同ドラム式洗濯乾燥機の制御装置の分解斜視図（Ａ）本発明の実施の形態における各行程での負荷動作状態と運転音の状態図（Ｂ）各行程全てにおいてファン強とした場合の負荷動作状態と運転音の状態図従来の機器の運転制御装置の構成図

第１の発明は、洗濯機の運転を制御するパワー回路ブロックおよび放熱板等を積載した制御装置本体と、任意の回転数に可変可能な乾燥用ファンモータと、前記制御装置本体を内装する保護ケースと、前記保護ケース上面に取り付けられ前記制御装置本体を覆う保護カバーと、前記保護ケースもしくは前記保護カバーに設けられ制御装置本体内の空気循環を行いかつ任意の回転数に可変可能な冷却ファンを備え、洗濯またはすすぎ行程における攪拌行程時の前記冷却ファンの回転数を、すすぎ行程における脱水時の前記冷却ファンの
回転数、または脱水行程における脱水時の前記冷却ファンの回転数、または乾燥行程時の前記冷却ファンの回転数よりも低くするように設定するとともに、乾燥行程時の乾燥用ファンモータの回転数が大きくなったときには冷却ファンの回転数が大きくなるように制御するように設定したことにより、洗濯機の運転音が小さい行程、すなわち攪拌行程では冷却ファンの動作音も小さくなり、特に攪拌行程は洗濯機一連の動作の中でも動作時間が占める割合が高いため、使用者にとっては洗濯機が静かであることを感じ取れる大きなメリットがあるとともに、冷却ファンの動作電流を低く抑えることができるため、省エネの効果も得ることができる。また、放熱板を小型化することにより機械ベースを小型化し、有効空間を大きくすることができる。

第２の発明は、制御装置本体内部に設けた温度を検出する温度検知センサーと、温度検出センサーが制御装置本体の温度上昇を検出したときに、冷却ファンの回転数を大きくするように制御するため、静音化しながらより効率的に冷却するため制御装置本体の耐久性が向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯乾燥機の要部構成を示す断面図であり、図２は、同ドラム式洗濯乾燥機が備える乾燥機能の構成を示す断面図である。

図１において、洗濯機筐体３０内には図示しないサスペンション構造によって水槽３１が傾斜した状態に支持され、水槽３１内には有底円筒形に形成され周囲に多数の小孔３３を有する回転ドラム３２が回転自在に支持されている。前記回転ドラム３２は、水槽３１の背面に取り付けられたドラム駆動モータ３４によって回転速度可変及び回転方向切換可能に回転駆動される。

洗濯機筐体３０の前方上方には、衣類の出し入れを行う開閉自在な蓋体３９、および、使用者が行程選択等の操作を行う操作表示部４０を配置する。

また、水槽３１上方には、水槽３１内に水を給水するための電磁給水弁３５に配管された給水部３６を接続し、水槽３１下方には、水槽３１内の水を外部に排水するための排水路３７に連なる電磁排水弁３８などが配設される。水槽３１の側周面には乾燥機能としての除湿管路４２を形成する。

制御ユニット４１は、水槽３１の前面下部のスペースに立てて配置され、操作表示部４０からの信号に基づいて電磁給水弁３５、ドラム駆動モータ３４、電磁排水弁３８等の駆動により洗い、すすぎ、脱水、乾燥等の行程制御をおこなう。

図２の乾燥機能の構成を示す断面図において、乾燥機能の説明をする。

図２において、回転ドラム３２内部に収容した洗濯物を乾燥する乾燥行程が実施できるように、排気口４７から排気した水槽３１内の空気を除湿管路４２、糸屑回収フィルタ４３、送風管路４４、加熱管路４５を通して送風口４６から再び水槽３２内に除湿して送風する乾燥用空気循環経路が構成されている。

前記加熱管路４５の内部には、ヒータ４８と回転数可変可能な送風ファン４９を配し、前記乾燥用空気循環経路を流れる空気を加熱送風し、加熱乾燥した温風を水槽３２内に送給して、内部の衣類の乾燥をする。また、乾燥中に送風ファン４９の回転数を通常の回転
数より大きくすることにより、衣類に強い風を送ることができ、乾燥中に衣類のシワを取る効果を有している。

省エネのため、乾燥行程の運転時間の短縮させるためには、脱水の回転数を１６００ｒｐｍ程度に上げ、できる限り衣類の水分を取り除いてから以降の乾燥行程に以降することが必要で、この結果、ドラム駆動モータ３４や回転機構の運転音が大きくなり、半導体素子にも多くの電流を流れることになる。

また、乾燥行程は、本脱水行程の脱水後に移るため、しわが付いたまま乾燥が終了することが多く、ドラム式洗濯乾燥機の欠点の一つであるとされている。この対策として、回転ドラム内に送り込む風量を増やし、衣類に当たる風量を増やすことでしわの低減を図るため、通常の乾燥行程の送風ファンの回転数としては通常（５０００ｒｐｍ）であるが強（９０００ｒｐｍ）まで上げる必要がある。

これにより、乾燥行程も送風ファン４９のモータ音と送風管路４４等を流れる風の音が大きくなり、半導体素子にも多くの電流を流れる事になる。

図３は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯乾燥機の制御装置の分解斜視図である。

図３に示す様に、制御装置４１の、構成素子であるダイオード、トランジスタ等半導体（図示せず）を収容したパワー回路ブロック１２１、および放熱板１２０等を積載した制御装置本体１１２は、浅底で平坦な保護ケース１１１と保護カバー１１３が構成する箱状内方に覆い隠すように収められている。

前記保護カバー１１３には、任意の回転数に可変可能な冷却ファン１１４により空気を循環するための多数の小径穴１１７と、冷却ファン１１４の取り付けのための穴１１９が設けられ、冷却ファン１１４はブラケット１１５とねじ１１６とにより保護カバー１１３の穴１１９に固定される。

冷却ファン１１４の風向は、制御装置本体１１２に装着した放熱板（Ｈｅａｔｓｉｎｋ）１２０にその風が当たるように指向されている。

また、冷却ファン１１４は、例えばＤＣ（直流）ブラシレスモータを使用し、冷却ファン１１４にはＩＣ（集積回路）を積載した基板を内蔵し（図示せず）、制御装置本体１１２からＤＣ（直流）電源と回転数指示を行う信号線とを介して、冷却ファン１１４の回転数を任意に可変可能に構成する。

保護ケース１１１は、制御装置本体１１２を収めるため、半田部が近接し、金属では電気的に危険であるため、通常、ＡＢＳなどの樹脂材料が使用されることが多い。よって、保護ケース１１１の外装をさらに不燃性のプレス加工部材の金属ケース１１８で覆い、これら全てが組み合わさったものが制御ユニット４１として構成されている。

制御ユニット４１には、ドラム駆動モータ３４を回転させるパワー系の半導体部品も多数搭載されている。制御ユニット内は弁当箱のような閉空間になっているため、冷却ファン１１４を使用し、内部の空気循環をすることで半導体素子等の温度が定格内に収まるように放熱板１２０の冷却を行う。また、放熱板１２０の近傍にはパワー回路ブロック１２１と温度検出センサー１２２とを設けている。

以上のように構成された洗濯機の制御装置について、以下その動作、作用を説明する。

図４は、本発明の各行程における負荷動作状態と運転音の状態図を示すもので、（Ａ）は本案を実施した場合で、（Ｂ）は、本案を実施しない場合の状態を示す。

図４（Ａ）に示す様に、冷却ファン１１４は、すすぎ行程中の脱水運転、本脱水行程中の脱水運転および乾燥行程においては回転数を、冷却ファン中（５０００ｒｐｍ）に設定し、しわ取り乾燥行程において回転数を、冷却ファン強（７０００ｒｐｍ）に設定し、温度検出センサー１２２により制御装置本体１１２の温度が高温を検出した場合は冷却ファン最強（８０００ｒｐｍ）に設定する。その他の行程は回転数を、冷却ファン弱（３０００ｒｐｍ）に設定する。

同図で、ＯＮと表現している欄は、動作していることを意味する。

本脱水行程では、運転時間の短縮や、次行程の乾燥行程の時間短縮のため、出来るだけ回転ドラム３２の高速回転による脱水効果を高めることが求められるが、制御装置の半導体素子に流れる電流が大きく、温度の上昇を抑える為に冷却ファン１１４の回転数を強（５０００ｒｐｍ）に設定する。また、乾燥行程でも、送風ファンの回転数としては通常（５０００ｒｐｍ）で駆動させるためのパワー回路ブロック１２１の発熱とヒータ４８による制御ユニット４１温度上昇を低減させるため、冷却ファン１１４の回転数を中（５０００ｒｐｍ）に設定する。また、時間短縮や衣類に当てる風量を大きくして、しわ発生低減のため送風ファン４９の回転数を強（９０００ｒｐｍ）に高めることによりパワー回路ブロック１２１に大電流が流れることによる発熱の低減を図るため、冷却ファン１１４の回転数を強（７０００ｒｐｍ）に設定する。

乾燥行程中においてヒータ４８からの熱影響やパワー回路ブロック１２１に大電流が流れることによる発熱を制御装置本体１１２に設けた温度検出センサー１２２で検出し、パワー回路ブロック１２１を保護するために、冷却効果を高める必要がある。そのため、冷却ファン１１４の回転数を最強（８０００ｒｐｍ）に設定する。

一方、洗い行程の電磁給水弁３５、洗濯運転やすすぎ運転の低速ドラム駆動モータ３４運転、排水行程の電磁排水弁３８動作では、半導体素子に流れる電流が小さく、温度の上昇が小さいので、冷却ファン１１４の弱（３０００ｒｐｍ）回転で対応可能となる。

冷却ファン最強（８０００ｒｐｍ）回転時の冷却ファン単品の運転音は約３５ｄＢあり、制御ユニットに取り付けて、ドラム式洗濯乾燥機内に配置することで、給水、排水行程では約２５ｄＢ、攪拌行程では約３５ｄＢまで大きくなる（図４（Ｂ）参照）。

一方、給水や排水行程では、電磁給水弁３５や電磁排水弁３８は無視ができる程度の低騒音レベルであり、この行程で冷却ファン回転数を冷却ファン弱（３０００ｒｐｍ）に設定すると図４（Ａ）の２０ｄＢ（デシベル）まで低下することになる。

また、洗いの攪拌行程では、低速ドラム駆動モータ３４運転時の騒音と複合して、図４（Ｂ）の約３５ｄＢ（デシベル）から約３２ｄＢ（デシベル）に、その差約３ｄＢ（デシベル）の低減が可能となる。

なお、脱水行程や乾燥行程では、機器本体の発する騒音が、脱水の運転音は約４１ｄＢ（デシベル）で、乾燥行程の運転音は約４２ｄＢ（デシベル）、しわ取り乾燥行程の運転音は約４３ｄＢ（デシベル）となっており、冷却ファンの回転数の高低には影響されない。
また、温度検出センサー１２２で制御装置本体１１２が高温になったことを検出した場合
は冷却ファンの回転数を最強（８０００ｒｐｍ）で運転し、その場合の運転音は約４３ｄＢ（デシベル）となっており、冷却ファンの回転数の高低には影響されない。

本実施例では、冷却ファンの回転数の切り替えを、冷却ファンに内蔵するＩＣに送る信号で行っていたが、ＤＣブラシレスモータの特性により、モータに印加する電圧を変えることでも回転数を変えることができるので、冷却ファンに内蔵するＩＣが無くても、制御装置本体にて電圧変換できる回路を付けることで同様の効果を得ることも可能である。

また、本発明では保護カバー１１３に冷却ファン１１４を取り付けた例を記述したが、洗濯機の構成により保護ケース１１１に冷却ファン１１４を取り付けても同様の効果が得られる。

以上のように、本実施の形態においては、給水、攪拌、排水行程等の制御装置の半導体素子を収容するパワー回路ブロックに流れる電流が小さく、かつ、機器の発する騒音が低騒音時には、冷却ファンの回転数を低速回転数に設定したことにより、とくに行程中で運転時間の長い洗濯行程における騒音が低減される事は、使用者にとっては洗濯機が静かである効果を高めている。また、放熱板を小型化することにより機械ベースを小型化し、有効空間を大きくすることができる。

また、温度検出センサー１２２により、制御装置の温度上昇を検出した時は冷却ファン１１４を最高回転数で冷却するため、制御装置の信頼性の向上を図ることができる。

また、冷却ファン１１４の動作電流を低く抑えることができるため、省エネの効果も得ることができる。

以上のように、本発明にかかる洗濯機の制御装置は、機器の運転音が低く、半導体素子を流れる電流が小さい場合は、冷却ファンの回転数を低く設定したもので、動作音も低くなり、省エネの効果も得ることが可能となるので、制御装置にパワー回路を有する機器等の用途に有用である。

４９送風ファン
１１１保護ケース
１１２制御装置本体
１１３保護カバー
１１４冷却ファン
１２０放熱板
１２１パワー回路ブロック
１２２温度検出センサー

Claims

洗濯機の運転を制御するパワー回路ブロックおよび放熱板を積載した制御装置本体と、任意の回転数に可変可能な送風ファンと、前記制御装置本体を内装する保護ケースと、前記保護ケース上面に取り付けられ前記制御装置本体を覆う保護カバーと、前記保護ケースもしくは前記保護カバーに設けられ、前記制御装置本体内の空気循環を行い、かつ任意の回転数に可変可能な冷却ファンとを備え、洗いまたはすすぎ行程における攪拌行程時における前記冷却ファンの回転数を、すすぎ行程における脱水時の前記冷却ファンの回転数、または脱水行程における脱水時の前記冷却ファンの回転数、または乾燥行程時の前記冷却ファンの回転数よりも低くするように設定するとともに、前記乾燥行程時の乾燥用ファンモータの回転数が大きくなったときには冷却ファンの回転数を大きくするように制御する洗濯機の制御装置。
前記制御装置本体内部に設けた温度を検出する温度検出センサーと、前記温度検出センサーが前記制御装置本体の温度上昇を検出したときに、前記冷却ファンの回転数を大きくするように制御する請求項１の洗濯機の制御装置。