JP3091564B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流モータにより洗濯
用の撹拌体を回転駆動するように構成して成る洗濯機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】洗濯機においては、一般的に、洗濯用の
撹拌体又は脱水用のバスケットを回転駆動する交流モー
タとして誘導モータを用いており、洗濯時には、該誘導
モータを正逆回転させることにより、正転水流及び逆転
水流を生成するようにしている。この場合、洗濯物の種
類に応じて水流の強さを変化させるために、誘導モータ
の回転速度を可変制御する構成が考えられる。具体的に
は、誘導モータへ印加する電圧をＰＷＭ制御して可変す
る構成が考えられる。

【０００３】このＰＷＭ制御を行う構成では、誘導モー
タの回転速度を所望の回転速度に設定することが可能と
なるから、洗濯物の種類に応じた最適な洗濯水流を生成
することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成では、誘導モ
ータへ印加する交流電圧をＰＷＭ制御（オンオフ制御）
してその大きさを可変するスイッチング回路を誘導モー
タと交流電源との間に設けると共に、誘導モータに並列
に交流用のフライホイール回路を接続している。しか
し、この構成では、ノイズ等によりフライホイール回路
のスイッチング素子が誤動作して短絡が発生することが
あり、短絡電流即ち過電流が流れて、各回路を構成する
電子部品が破壊されるおそれがあった。特に、洗濯機で
は、洗濯用の撹拌体を正逆回転させるために、交流モー
タを短周期で正逆回転させる必要があり、フライホイー
ル回路を誤動作させるようなノイズが発生し易いという
事情がある。

【０００５】そこで、本発明の目的は、ノイズ等により
フライホイール回路が誤動作して短絡が発生した場合
に、各回路を構成する電子部品の破壊を確実に防止でき
る洗濯機を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の洗濯機は、交流
モータを短周期で正逆回転させることにより洗濯用の撹
拌体を正逆回転駆動するように構成して成る洗濯機にお
いて、前記交流モータと交流電源との間に設けられ前記
交流モータへ印加する交流電圧をその周期の間に多数回
オンオフする程度の細かい時間間隔でオンオフしてその
大きさを可変するスイッチング回路を備えると共に、第
１のフライホイールダイオード及びこのダイオードをス
イッチングする回路からなる直列回路と、前記第１のフ
ライホイールダイオードと逆極性の第２のフライホイー
ルダイオード及びこのダイオードをスイッチングする回
路からなる直列回路とを有し、これら２つの直列回路を
前記交流モータに並列に接続してなる交流用のフライホ
イール回路を備え、そして、前記スイッチング回路のス
イッチング素子に直列に接続された過電流検出用の抵抗
を備え、この抵抗の両端子間電圧が許容値を越えたとき
に前記スイッチング回路のスイッチング素子をオフする
過電流保護手段を備えたところに特徴を有する。

【０００７】

【作用】上記手段によれば、フライホイール回路が誤動
作して短絡が発生した場合、スイッチング回路のスイッ
チング素子に流れる電流の大きさが急激に大きくなる
が、過電流保護手段によって、上記スイッチング素子に
直列に接続された過電流検出用の抵抗の両端子間電圧が
許容値を越えたときにスイッチング回路のスイッチング
素子がオフされる。このため、各回路を構成する電子部
品に過電流が流れることがなくなるので、電子部品の破
壊を確実に防止できるようになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を脱水兼用洗濯機に適用した一
実施例について図面を参照しながら説明する。まず、洗
濯機全体の構成を示す図２において、外箱１内には、水
受槽２が弾性吊持機構（図示しない）を介して弾性支持
されている。水受槽２内には、洗い槽であると共に脱水
用のバスケットである回転槽３が配設されている。この
回転槽３の内底部には、洗濯用の撹拌体４が配設されて
いる。

【０００９】上記水受槽２の外底部には、洗濯及び脱水
運転用のモータ５が配設されていると共に、機構部６が
配設されている。上記モータ５は、交流モータである例
えば単相誘導モータから構成されている。そして、機構
部６は、洗濯時には、モータ５の回転を減速して撹拌体
４のみに伝達してこれを回転させ、また脱水時には、モ
ータ５の回転を撹拌体４と回転槽３とに伝達して両者を
一体的に高速回転させるようになっている。

【００１０】また、水受槽２の底部に形成された排水口
７には、排水弁８及び排水管９が設けられている。そし
て、エアトラップ１０が上記排水口７に隣接して設けら
れている。このエアトラップ１０には、水位センサ１１
がエアチューブ１２を介して接続されている。この水位
センサ１１は、外箱１の上部カバー１３内の後部に配設
されている。また、この上部カバー１３内の後部には、
給水弁１４が配設されている。

【００１１】さて、電気的構成を示す図１において、商
用交流電源１５から、電源母線１６及び１７が導出され
ている。これら電源母線１６及び１７間には、モータ
５、このモータ５を通断電してＰＷＭ制御するためのス
イッチング回路１８及びモータ５の回転方向を切り換え
るための切換回路１９が接続されている。上記スイッチ
ング回路１８は、ブリッジ形の全波整流回路２０と、ス
イッチング素子である例えばＮＰＮ形のトランジスタ２
１とから構成されている。このトランジスタ２１をオン
オフ制御することにより、モータ５へ印加する交流電圧
をオンオフしてその大きさを可変する構成となってい
る。

【００１２】ここで、トランジスタ２１には、過電流検
出用の抵抗２２が直列に接続されている。この抵抗２２
のトランジスタ２１側の端子は、コンパレータ２３の
（−）側入力端子に接続されている。上記抵抗２２の他
方の端子と直流定電圧端子２４との間には、分圧抵抗２
５，２６が接続されている。これら分圧抵抗２５，２６
の中間接続点は、コンパレータ２３の（＋）側入力端子
に接続されている。

【００１３】また、切換回路１９は、モータ５の正回転
側端子５ａと電源母線１７との間に接続されたトライア
ック２７と、モータ５の逆回転側端子５ｂと電源母線１
７との間に接続されたトライアック２８とから構成され
ている。この場合、トライアック２７をオンし且つトラ
イアック２８をオフすることにより、モータ５の主コイ
ル及び補助コイルが正回転駆動される方向に通電され、
トライアック２７をオフし且つトライアック２８をオン
することにより、モータ５の主コイル及び補助コイルが
逆回転駆動される方向に通電されるようになっている。

【００１４】一方、モータ５及び切換回路１９からなる
直列回路の両端には、交流用のフライホイール回路２９
が接続されており、もって、このフライホイール回路２
９はモータ５に並列に接続されている。上記フライホイ
ール回路２９は、図示する極性のフライホイールダイオ
ード３０（第１のフライホイールダイオード）及びこの
ダイオード３０を通断電するスイッチング回路３１から
なる直列回路と、上記フライホイールダイオード３０と
逆極性のフライホイールダイオード３２（第２のフライ
ホイールダイオード）及びこのダイオード３２を通断電
するスイッチング回路３３からなる直列回路とを並列接
続して構成されている。

【００１５】上記ダイオード３０用のスイッチング回路
３１は、ＰＮＰ形のトランジスタ３４とＮＰＮ形のトラ
ンジスタ３５とをダーリントン接続して構成されてい
る。トランジスタ３４のベースは、抵抗３６を介して電
源母線１６へ接続されている。この場合、トランジスタ
３４は、商用交流電源１５の交流電圧が「負」の半サイ
クルの間、オンされることにより、トランジスタ３５を
オンするように構成されている。尚、各トランジスタ３
４，３５のベースとエミッタとの各間には、それぞれ抵
抗３７，３８が接続されている。

【００１６】また、ダイオード３２用のスイッチング回
路３３は、ＮＰＮ形のトランジスタ３９とＮＰＮ形のト
ランジスタ４０とをダーリントン接続して構成されてい
る。トランジスタ３９のベースは、抵抗４１を介して電
源母線１６へ接続されている。この場合、トランジスタ
３９は、商用交流電源１５の交流電圧が「正」の半サイ
クルの間、オンされることにより、トランジスタ４０を
オンするように構成されている。尚、各トランジスタ３
９のベースとトランジスタ４０のエミッタとの間には、
抵抗４２が接続され、トランジスタ４０のベースとエミ
ッタとの間には、抵抗４３が接続されている。また、商
用交流電源１５から導出された電源母線１６及び１７間
には、ノイズ吸収用のコンデンサ４４が接続されてい
る。

【００１７】一方、上記電源母線１６及び１７間には、
直流電源回路４５が接続されており、この直流電源回路
４５は、直流定電圧を制御回路である例えばマイクロコ
ンピュータ４６へ与えるように構成されている。このマ
イクロコンピュータ４６は、内部のメモリに洗濯及び脱
水運転を制御するためのプログラムを記憶している。上
記マイクロコンピュータ４６が、過電流保護手段及び回
転速度制御手段の各機能を有している。

【００１８】また、マイクロコンピュータ４６は、操作
パネル（図示しない）に設けられた各種スイッチを備え
た入力回路４７からの各種スイッチ信号、水位センサ１
１からの水位検出信号、モータ５の回転速度を検出する
回転速度検出手段４８からの検出信号、コンパレータ２
３からの出力信号を受けるようになっている。上記回転
速度検出手段４８は、例えばロータリエンコーダから構
成されている。

【００１９】そして、マイクロコンピュータ４６は、操
作パネルに設けられた種々の表示部を備えた表示回路４
９を駆動制御すると共に、排水弁８及び給水弁１４をそ
れぞれ駆動回路５０，５１を介して駆動制御するように
構成されている。更に、マイクロコンピュータ４６は、
前記スイッチング回路１８のトランジスタ２１をトラン
ジスタ駆動回路５２を介してオンオフ制御することによ
り、モータ５に印加される交流電圧をオンオフしてＰＷ
Ｍ制御するようになっている。このＰＷＭ制御により、
モータ５へ印加される交流電圧の大きさが可変され、も
って、モータ５の回転速度が可変されるように構成され
ている。

【００２０】上記ＰＷＭ制御について、以下、図５を参
照して簡単に説明する。今、デューティが５０％のＰＷ
Ｍ制御信号（図５（ａ）参照）をトランジスタ駆動回路
５２を介してトランジスタ２１へ与えると、モータ５に
印加される電圧Ｖは、図５（ｂ）に示すようにオンオフ
変化する。このオンオフにより、モータ５に印加される
平均電圧Ｖａの大きさは、図５（ｂ）に破線で示すよう
に低下する。尚、ＰＷＭ制御信号のデューティとは、オ
ン時間ｔ１／（オン時間ｔ１＋オフ時間ｔ２）の割合の
ことである。

【００２１】そして、上記ＰＷＭ制御信号のデューティ
を変化させることにより、モータ５に印加される平均電
圧Ｖａの大きさが変化し、この平均電圧Ｖａの大きさに
応じてモータ５の回転速度が設定される。即ち、ＰＷＭ
制御信号のデューティを変化させることにより、モータ
５の回転速度が可変制御されるようになっている。

【００２２】また、マイクロコンピュータ４６は、切換
回路１９のトライアック２７，２８を各別にオンオフ制
御することにより、モータ５を正回転及び逆回転駆動す
るように構成されている。

【００２３】次に、上記構成の作用を図３、図４、図６
及び図７も参照して説明する。図３のフローチャート
は、マイクロコンピュータ４６のうちの回転速度制御手
段の制御内容を概略的に示すものである。この図３に
は、モータ５を正回転方向へ回転駆動する場合、即ち、
正回転水流で洗いを行う場合の制御が概略的に示されて
いる。洗い運転は、この正回転水流による洗いと、逆回
転水流による洗いとを交互に繰り返す運転を、設定され
た洗い運転時間だけ行う運転である。上記正回転水流に
よる洗い時間（通常、逆回転水流による洗い時間も同じ
時間である）は、予め設定されている。

【００２４】そこで、モータ５を正回転方向へ回転駆動
する場合、切換回路１９のトライアック２７をオンして
モータ５への通電方向を正回転側へ切り換えて通電した
状態で、まず、図１に示すように、デューティが１００
％のＰＷＭ制御信号をトランジスタ２１へ与えることに
より（ステップＳ１）、モータ５の起動時に商用交流電
源１５の交流電源電圧の１００％をモータ５に印加す
る。これにより、モータ５が起動されて、その回転速度
が上昇する（図４参照）。

【００２５】この場合、モータ５の回転速度が予め設定
された目標回転速度に達するまでは、電源電圧の１００
％の電圧をモータ５に印加する。そして、モータ５の回
転速度が目標回転速度に達した後は、ＰＷＭ制御信号の
デューティを変化させることにより、モータ５の回転速
度が目標回転速度にほぼ等しくなるようにフィードバッ
ク制御されている。

【００２６】具体的には、まず、正回転水流による洗い
時間が終了したか否かを判断し（ステップＳ２）、この
場合、正回転水流による洗い時間が終了していないか
ら、ステップＳ２にて「ＮＯ」へ進む。続いて、回転速
度検出手段４８により検出したモータ５の検出回転速度
が目標回転速度に達したか否かを判断する（ステップＳ
３）。ここで、モータ５の検出回転速度が目標回転速度
に達していない場合には、ステップＳ３にて「ＮＯ」へ
進み、電源電圧の１００％をモータ５に印加し続ける。

【００２７】一方、ステップＳ３において、モータ５の
検出回転速度が目標回転速度に達した場合には、ステッ
プＳ３にて「ＹＥＳ」へ進み、ＰＷＭ制御信号のデュー
ティを変化させることにより、モータ５の回転速度が目
標回転速度に等しくなるように制御する（ステップＳ
４）。

【００２８】この場合、具体的には、モータ５の回転速
度が目標回転速度よりも大きくなったときには、ＰＷＭ
制御信号のデューティを小さく設定し、モータ５の回転
速度が目標回転速度よりも小さくなったときには、ＰＷ
Ｍ制御信号のデューティを大きく設定して、モータ５の
回転速度が目標回転速度にほぼ等しく保持されるように
制御する（図４（ａ）及び（ｂ）参照）。

【００２９】この後、正回転水流による洗い時間が終了
すると、ステップＳ２にて「ＹＥＳ」へ進み、切換回路
１９のトライアック２７をオフしてモータ５への通電を
停止する。そして、所定のモータ停止期間が経過した
後、切換回路１９のトライアック２８をオンしてモータ
５への通電方向を逆回転側へ切り換えて通電し、逆回転
水流による洗いを行う。この逆回転水流による洗いは、
上述した正回転水流による洗いとほぼ同様にして制御さ
れるようになっている。以下、正回転水流による洗い
と、逆回転水流による洗いとを交互に繰り返す運転が、
設定された洗い運転時間だけ行われる。

【００３０】尚、上記洗い運転が終了した後は、すすぎ
運転が行われるが、このすすぎ運転についても、上記し
た洗い運転とほぼ同様な制御が行われるように構成され
ている。

【００３１】ここで、モータ５に印加される交流電圧を
オンオフしてＰＷＭ制御している場合、フライホイール
回路２９は、スイッチング回路１８のトランジスタ２１
がオフされたときに、商用交流電源１５の交流電圧の正
負に応じて、いずれか一方のフライホイールダイオード
３０，３２を通して、モータ５のインダクタンスに蓄積
されたエネルギを放電して電源側へ返還するようになっ
ている。

【００３２】具体的には、商用交流電源１５の交流電圧
が「正」の半サイクルの間は、フライホイールダイオー
ド３２用のスイッチング回路３３のトランジスタ３９及
び４０がオンされる方向にバイアスされている。このと
き、フライホイールダイオード３０用のスイッチング回
路３１のトランジスタ３４及び３５はオフされている。
この状態で、スイッチング回路１８のトランジスタ２１
がオンしているときは、フライホイールダイオード３０
及び３２に電流が流れない。

【００３３】上記状態で、スイッチング回路１８のトラ
ンジスタ２１がオフされると、スイッチング回路３３の
トランジスタ３９及び４０がオンして、フライホイール
ダイオード３２を通してモータ５に環流電流が流れる。
これにより、モータ５のインダクタンスに蓄積されたエ
ネルギが放電されて電源側へ返還される。

【００３４】一方、商用交流電源１５の交流電圧が
「負」の半サイクルの間は、フライホイールダイオード
３０用のスイッチング回路３１のトランジスタ３４及び
３５がオンされる方向にバイアスされている。このと
き、フライホイールダイオード３２用のスイッチング回
路３３のトランジスタ３９及び４０はオフされている。
この状態で、スイッチング回路１８のトランジスタ２１
がオンしているときは、フライホイールダイオード３０
及び３２に電流が流れない。

【００３５】上記状態で、スイッチング回路１８のトラ
ンジスタ２１がオフされると、スイッチング回路３１の
トランジスタ３４及び３５がオンして、フライホイール
ダイオード３０を通してモータ５に環流電流が流れる。
これにより、モータ５のインダクタンスに蓄積されたエ
ネルギが放電されて電源側へ返還される。

【００３６】上述したように、フライホイール回路２９
が正常に動作している場合、スイッチング回路１８のト
ランジスタ２１に流れる電流の大きさは、図６（ｂ）に
示すように変化する。このとき同時に、上記トランジス
タ２１に直列に接続された過電流検出用の抵抗２２の両
端子間電圧の大きさは、図６（ｃ）にて実線Ａで示すよ
うに変化する。この正常の場合、抵抗２２の両端子間電
圧が許容値を越えないから、具体的には、抵抗２２の両
端子間電圧がコンパレータ２３の（＋）側入力端子に入
力される基準電圧値Ｃよりも高くならないから、コンパ
レータ２３の出力信号がハイレベルのまま保持される
（図６（ｄ）参照）。このハイレベルの出力信号を受け
て、マイクロコンピュータ４６は前述したＰＷＭ制御を
行う。

【００３７】さて、ノイズ等によりフライホイール回路
２９が誤動作して短絡が発生した場合、具体的には、例
えば商用交流電源１５の交流電圧が「正」の半サイクル
の間において、スイッチング回路１８のトランジスタ２
１がオンしているときに、何らかのノイズ等によってフ
ライホイールダイオード３０用のスイッチング回路３１
のトランジスタ３４及び３５がオンされると、短絡回路
が形成される。

【００３８】この結果、図７（ｂ）に示すように、スイ
ッチング回路１８のトランジスタ２１に流れる電流の大
きさが急激に大きくなるが、このとき同時に、上記トラ
ンジスタ２１に直列に接続された過電流検出用の抵抗２
２の両端子間電圧も高くなる（抵抗２２の両端子間電圧
の変化を図７（ｃ）にて実線Ａで示す）。そして、この
抵抗２２の両端子間電圧が許容値を越えると、具体的に
は、抵抗２２の両端子間電圧がコンパレータ２３の
（＋）側入力端子に入力される基準電圧値Ｃよりも高く
なると、コンパレータ２３の出力信号がロウレベルに変
化する（図７（ｄ）参照）。

【００３９】このロウレベルの出力信号を受けて、マイ
クロコンピュータ４６は、スイッチング回路１８のトラ
ンジスタ２１をオフする。このため、各回路を構成する
トランジスタ等の電子部品に過電流が流れることがなく
なるので、電子部品の破壊を確実に防止することができ
る。特に、洗濯機では、洗濯用の撹拌体４を正逆回転さ
せるために、モータ５を短周期で正逆回転させる必要が
あり、切換回路１９のトライアック２７，２８を短周期
でオンオフスイッチングする構成であるので、フライホ
イール回路２９を誤動作させるようなノイズが発生し易
いという事情がある。このため、本実施例のように構成
することにより、過電流による電子部品の破壊を一層確
実に防止できる。

【００４０】また、上記実施例では、スイッチング回路
１８のトランジスタ２１に流れる過電流を検出するに際
して、トランジスタ２１に直列に接続した過電流検出用
の抵抗２２を用いる構成としたので、過電流検出用の変
流器を用いる構成に比べて、製造コストが安くなる。

【００４１】尚、上記実施例によれば、起動時にモータ
５へ電源電圧の１００％の電圧を印加するように構成し
たので、モータ５を確実に起動させることができる。そ
して、起動後はモータ５へ印加する電圧をＰＷＭ制御し
て可変することにより、回転速度検出手段３０により検
出した検出回転速度が目標回転速度に等しくなるように
制御する構成としたので、モータ５の回転速度を所望の
回転速度に設定することが可能となり、洗濯物の種類つ
まり布質に応じた最適な強さの洗濯水流を生成すること
ができ、洗浄能力を向上できると共に、布傷みを防止で
きる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上の説明から明らかなよう
に、スイッチング回路のスイッチング素子に直列に接続
された過電流検出用の抵抗を備えると共に、この抵抗の
両端子間電圧が許容値を越えたときにスイッチング回路
のスイッチング素子をオフする過電流保護手段を備える
構成としたので、ノイズ等によりフライホイール回路が
誤動作して短絡が発生した場合に、各回路を構成する電
子部品の破壊を確実に防止できるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電気回路図

【図２】洗濯機全体の縦断側面図

【図３】フローチャート

【図４】（ａ）はＰＷＭ制御信号のデューティの変化を
示すグラフ、（ｂ）はモータの回転速度の変化を示すグ
ラフ

【図５】（ａ）はＰＷＭ制御信号を示すタイムチャー
ト、（ｂ）はモータに印加される電圧を示すタイムチャ
ート

【図６】フライホイール回路が正常に動作している場合
の各信号のタイムチャート

【図７】フライホイール回路が誤動作した場合の各信号
のタイムチャート

【符号の説明】

１は外箱、３は回転槽、４は撹拌体、５はモータ（交流
モータ）、１５は商用交流電源、１６，１７は電源母
線、１８はスイッチング回路、１９は切換回路、２１は
トランジスタ（スイッチング素子）、２２は抵抗、２３
はコンパレータ、２７，２８はトライアック、２９はフ
ライホイール回路、３０はフライホイールダイオード、
３１はスイッチング回路、３２はフライホイールダイオ
ード、３３はスイッチング回路、３４，３５，３９，４
０はトランジスタ、４６はマイクロコンピュータ（過電
流保護手段）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D06F 37/30 D06F 33/02 H02H 7/09

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流モータを短周期で正逆回転させるこ
   とにより洗濯用の撹拌体を正逆回転駆動するように構成
   して成る洗濯機において、 前記交流モータと交流電源との間に設けられ前記交流モ
   ータへ印加する交流電圧をその周期の間に多数回オンオ
   フする程度の細かい時間間隔でオンオフしてその大きさ
   を可変するスイッチング回路と、第１のフライホイールダイオード及びこのダイオードを
   スイッチングする回路からなる直列回路と、前記第１の
   フライホイールダイオードと逆極性の第２のフライホイ
   ールダイオード及びこのダイオードをスイッチングする
   回路からなる直列回路とを有し、これら２つの直列回路
   を前記交流モータに並列に接続してなる 交流用のフライ
   ホイール回路と、 前記スイッチング回路のスイッチング素子に直列に接続
   された過電流検出用の抵抗と、 この抵抗の両端子間電圧が許容値を越えたときに前記ス
   イッチング回路のスイッチング素子をオフする過電流保
   護手段とを備えたことを特徴とする洗濯機。