JP3233105B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水道からの給水と
は別の手段として洗濯兼脱水槽内に給水することを目的
としたポンプを制御可能とする洗濯機において、ポンプ
モータへの給電方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】全自動洗濯機においては、洗濯兼脱水槽
（以下、洗濯槽と略す）内に水を供給する際、主に水道
から直接給水するような手段が利用されるが、例えば風
呂の残り湯等を利用することを想定し、水道からの給水
とは別の手段として洗濯槽内に給水するための自吸式の
ポンプを製品本体に内蔵または外部に設置すると共に、
使用者が好みに応じて自由にこれを操作することのでき
る機能を備えた全自動洗濯機がすでに実用化されてい
る。

【０００３】このような全自動洗濯機では使用者の好み
に応じた設定により、水道から洗濯槽への給水を行った
り、あるいは、製品本体に内蔵または外部に設置された
自吸式のポンプを駆動させ、浴槽内の風呂の残り湯等の
水源から洗濯槽への給水を行ったり、あるいは、これら
を洗濯動作中の工程毎に自動的に切り替えたりすること
ができるような機能を備えている。

【０００４】このように利用される自吸式のポンプは、
比較的低い位置から水を吸い上げる関係上、高い回転数
を必要とするため一般的には直流整流子モータによって
構成されることから、これを駆動するための直流電源が
必要とされる。このような自吸式のポンプ以外の全自動
洗濯機の負荷としては、一般に、水道からの給水を制御
するための給水弁、洗濯槽内の水の排水を制御するため
の排水弁等が挙げられるが、特に洗濯機としてのメイン
モータが単相誘導モータによって構成される場合、これ
らは全て交流電源用の負荷であり、一般家庭用の電源が
１００Ｖの交流が主であることから、負荷への供給電源
にはいずれも交流が用いられる。従って、前記自吸式の
ポンプモータを製品本体に内蔵または外部に設置し、こ
れを制御可能とするためには、交流電源を整流して直流
電源を得るための整流回路が必要であり、さらには必要
に応じて直流安定化電源回路を接続して、ポンプモータ
駆動用の電源を構成する必要があった。

【０００５】あるいは、洗濯機のメインモータが三相ブ
ラシレスモータや三相誘導モータ等によって構成される
場合は、主としてインバータ制御方式によって制御され
るため、メインモータ駆動のためのインバータ制御回路
には、交流電源を整流して得られる直流が電源として供
給される。従って、この場合は前記自吸式のポンプモー
タ用の電源として、インバータ制御回路用としての直流
電源回路を利用することができるため、自吸式のポンプ
モータ用としての整流回路及び平滑回路を別途設ける必
要がない。

【０００６】図５に全波整流での前記インバータ制御方
式による回路構成の一例を示す。一般家庭用の交流電源
３０には、ノイズ吸収用のフィルタ回路３１を介して全
波整流用のダイオードブリッジ３２が接続されている。
このダイオードブリッジ３２の出力端には、その出力を
平滑するための平滑用コンデンサ３３を接続して直流電
源回路を構成し、その出力はこれに接続されたインバー
タ回路部３４への直流電源として給電される。インバー
タ回路部３４は、例えばＩＧＢＴのようなパワーデバイ
ス等によって構成され、その出力には三相モータからな
る洗濯機のメインモータ７が接続されている。マイクロ
コンピュータや複数の電子部品等によって構成される運
転制御部３５からの信号が、これに接続されたメインモ
ータ駆動回路３６によって、前記インバータ回路部３４
へ伝えられ、メインモータ７の各相に接続された７ａ，
７ｂ，７ｃへの通断電を行うことによって、メインモー
タ７の回転駆動を制御するようになっている。

【０００７】また、前記インバータ回路部３４へ給電さ
れる直流電源には、さらに、直流整流子モータによる自
吸式のポンプモータ２６ｃと、スイッチング素子等によ
って構成されたポンプモータ駆動回路３７が接続され、
ポンプモータ２６ｃの駆動用電源として利用している。
このポンプモータ２６ｃは、運転制御部３５からの出力
信号によって、その回転駆動を制御するようになってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示した全波整流でのインバータ制御方式による回路構成
においては、全自動洗濯機のメインモータ駆動用の直流
電源と、ポンプモータ駆動用としての直流電源とを同一
としているため、製品の性能上の改良等によってメイン
モータの電源仕様を変更する際、それに伴う入力電源の
変更により、ポンプモータの出力特性にも影響を及ぼす
ため、ポンプモータの電気的仕様も同時に見直す必要が
生じていた。

【０００９】例えば、洗濯容量の増加や洗浄力の向上を
目的とした仕様変更等に伴い、メインモータにおけるト
ルク性能改善の必要が生じたとすると、その対策として
モータのコイルの巻数変更やステータの積厚変更等が考
えられるが、前記メインモータの共用化、あるいは製品
本体組込み時の大きさ及びコストの制約等により、前記
のような変更が困難である場合には、供給電源構成を変
更し、メインモータへの電源入力を大きくすることで、
モータの仕様を変更せずにトルク性能を改善するといっ
た方法が考えられる。この場合、一般家庭用の交流電源
を用いることが前提であるから、全波整流方式に対して
ほぼ二倍の直流電源出力が得られる倍電圧方式による整
流回路を構成し、これをメインモータへの供給電源とし
て利用する方法が考えられる。

【００１０】図６に示した倍電圧整流方式による電源回
路の基本構成について説明する。一般家庭用の交流電源
３０にはノイズ吸収用のフィルタ回路３１を介して整流
用のダイオード３２ａ及び３２ｂが接続されている。さ
らにその出力端には、平滑用のコンデンサ３３ａ及び３
３ｂが接続され直流電源回路を構成し、これに接続され
たインバータ回路部３４への直流電源として給電され
る。この直流電源は、図５に示した前記全波整流による
電源回路構成に対し、約二倍の直流電圧を得ることがで
きる。この直流電源がインバータ回路部３４に接続され
たメインモータ７への入力電源となるため、モータ入力
の増加に伴うトルク性能の改善、並びにインバータ回路
部３４の電流容量の低減等を図る方法として有力な回路
構成といえる。しかし、この回路構成によって得られる
直流電源を、直流整流子モータからなるポンプモータ２
６ｃに利用する場合、この直流電源に合わせて、コイル
の巻数や電流容量及び絶縁耐圧等、全体的に電気的仕様
を見直す必要があった。そのためポンプモータ２６ｃ
は、図５に示した前記全波整流による電源回路構成の場
合との共用化は困難であり、電源回路構成によって仕様
の異なる自吸式ポンプを使い分けることになるため、生
産性やコストの点で問題となる。

【００１１】あるいは、倍電圧整流方式による電源回路
構成において、全波整流による電源回路構成の場合との
ポンプモータ共用化を図るための手段として、図７に示
すように、ポンプモータ駆動用の電源として別途、整流
・平滑回路４１を設ける方法が考えられる。しかしこの
場合、ポンプモータ独自の整流回路やポンプモータを駆
動する半導体素子とその駆動回路が必要となるため、部
品点数の増加による生産効率の低下及びコスト高となる
不具合があった。

【００１２】従って、本発明の目的は、倍電圧整流方式
による電源回路構成での自吸式ポンプモータへの給電方
式において、直流電源を利用し、且つ前記ポンプモータ
は、全波整流方式による電源回路構成の場合との共用化
を可能とするような電源構成からなる洗濯機を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、交流電源にノイズ吸収用のフィルタ回路
を介して整流用のダイオードブリッジが接続され、前記
ダイオードブリッジにはその出力を平滑するための２つ
の平滑用コンデンサが高圧側と低圧側に対になるように
接続された直流電源回路と、前記直流電源回路に接続さ
れたインバータ制御回路と、このインバータ制御回路に
よって駆動される三相式モータと、水道以外の水源から
洗濯兼脱水槽または洗濯槽内に給水するポンプと、前記
ポンプを駆動する直流モータが備わるポンプモータから
なり、前記ポンプモータを制御するための制御手段とを
備え、前記ポンプモータは前記直流電源回路における低
圧側の平滑用コンデンサより給電を得ることを特徴とす
る。

【００１４】本発明によれば、倍電圧整流方式による電
源回路構成において、直流整流子モータからなる自吸式
のポンプモータは、コイルの巻数や電流容量及び絶縁耐
圧等、電気的な仕様を見直すことなく、全波整流方式に
よる電源回路構成の場合との共用化を図ることができる
ばかりでなく、ポンプモータ駆動用電源としての別途整
流・平滑回路等が不要であるため、部品点数の増加によ
る生産効率の低下及びコスト高を抑えることができる。
また、インバータ制御によるメインモータへの入力電源
には、一般家庭用の交流電源から得る直流電源を利用す
るが、全波整流方式での電源回路構成と比較し、約二倍
のモータ入力が得られる倍電圧整流方式での電源構成
を、ポンプモータの電気的仕様を変更することなく採用
することが可能となるため、ポンプモータの共用化を可
能としつつ、且つメインモータの特性改善による洗浄力
の向上等、洗濯機としての性能を大幅に向上することが
可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照し説明する。

【００１６】図２は本発明による全自動洗濯機の概観図
であり、図３は図２の全自動洗濯機の縦断面図である。
全自動洗濯機は、鋼鈑製の外枠１内に吊り棒２およびコ
イルバネや弾性ゴムからなる防振装置３によって合成樹
脂製の外槽４を吊架する構成となっている。外槽４は４
組の吊り棒および防振装置で外枠１の上部４隅から吊り
下げ支持されている。洗濯する水を溜める外槽４内に
は、ステンレス製の洗濯兼脱水槽５を回転自在に設け
る。洗濯兼脱水槽５には多数の脱水孔５ａを設け、中央
底部には回転翼６を回転可能に設ける。洗いおよびすす
ぎ工程時には洗濯兼脱水槽５を静止させ、回転翼６を時
計方向（正）および反時計方向（逆）に回転させる。ま
た脱水工程時には洗濯兼脱水槽５を一方向に回転させ
る。回転翼６および洗濯兼脱水槽５の回転は駆動装置に
より行われる。

【００１７】駆動装置はメインモータ７と、このメイン
モータ７の回転を、回転翼６あるいは洗濯兼脱水槽５に
伝達するためのプーリ８ａやベルト８ｂからなる伝達手
段８と、洗いおよびすすぎ工程時に回転翼６のみを回転
させたり、あるいは脱水工程時に洗濯兼脱水槽（以下、
洗濯槽と言う）５を回転させたりするクラッチ装置９と
その切り替えを行うクラッチソレノイド９ａからなる。

【００１８】これら駆動装置は外槽４の底面に鋼鈑製の
支持板１０を用いて固定される。また外槽４には外槽内
の水圧を水位センサ１１に伝達する水位センサチューブ
１２と外槽４内の洗濯用水の排水を行う排水装置１３が
設けてある。排水装置１３内には排水弁１３ａが外槽４
底面の排水孔１４の直後に設けられ出口は排水装置１３
内に開口する。また外槽４の側面には上端が開口する異
常溢水パイプ１５が設けられ、この下端は排水装置１３
内に開口する。異常溢水パイプ１５は、給水に異常をき
たし外槽４から洗濯用水が溢れ出る場合や、洗濯中の洗
濯物の動きで外槽から洗濯用水が飛び出る場合に備えて
設けられている。溢れた出た洗濯用水は異常溢水パイプ
１５から排水装置１３内に流れ込み、排水ホース１６で
洗濯機外に排出される。

【００１９】外枠１の上部には洗濯物を投入する投入口
１７ａと水道栓口，給水弁等を収納する後部収納箱１７
ｂとマイコン等の電気部品を収納する前部操作箱１７ｃ
とを形成したトップカバー１７が設けてある。投入口１
７ａには合成樹脂製の蓋１８を設けてある。前部操作箱
１７ｃの上面には操作パネル１９が取り付けてあり、そ
の下には制御部であるマイコン等を内蔵したコントロー
ラ２０が設けてある。また前部操作箱１７ｃ内には、外
槽４内の水圧を検出することにより、規定水位まで水が
溜まったかを判定する水位センサ１１が設けてある。操
作パネル１９は、電源スイッチ２１をはじめ、各種表示
器２２及び各種操作ボタン２３等が配置されており、使
用者が操作ボタン２３で洗濯機を操作し、またその動作
状態を表示器２２やコントローラ２０に内蔵されたブザ
ー等で確認できるようになっている。

【００２０】図４は洗濯用水の給水に関わる後部収納箱
１７ｂの上蓋をはずした時の背面側部分の平面図である
（前面側を省略している）。後部収納箱１７ｂには水道
栓等からのホースが接続される水道栓口２４、これに続
いて給水弁２５，水道以外の水源から給水するための吸
水ポンプ２６，洗濯槽５内に洗濯水を流下させる傾斜流
路２７等が収納されている。水道栓からのホースは水道
栓口２４に接続される。水道水は給水弁２５の開閉によ
り傾斜流路２７を流下して洗濯槽５に給水される。ま
た、風呂等の水源からの水は風呂水給水口２６ａに接続
されるホースで汲み出される。風呂等の水源からの水
は、まず水道栓口２６ａからの水道水を給水弁２５の開
閉で、呼び水口２６ｂから吸水ポンプ２６に呼び水す
る。その後、内蔵されたポンプモータ２６ｃを回転させ
て風呂水を風呂水給水口２６ａから自吸し、吐出口２６
ｄから傾斜流路２７を介して、洗濯槽５に給水する。

【００２１】次に図１に示した制御回路構成について説
明する。一般家庭用の交流電源３０にはノイズ吸収用の
フィルタ回路３１を介して整流用のダイオードブリッジ
３２が接続され、さらに、このダイオードブリッジ３２
には、その出力を平滑するための平滑用コンデンサ３３
ａ及び３３ｂが高圧側と低圧側にそれぞれ上下に対にな
るよう接続され、これによって倍電圧整流方式による直
流電源回路を構成している。この直流電源回路には、６
個のＩＧＢＴ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４
ｅ，３４ｆを中心に構成されたインバータ回路部３４が
接続され、その出力である７ａ，７ｂ，７ｃには、三相
誘導モータからなる洗濯機のメインモータ７が接続され
ていて、マイクロコンピュータや複数の電子部品等によ
って構成される運転制御部３５からの信号が、これに接
続されたメインモータ駆動回路３６によって、前記イン
バータ回路部３４へ伝えられ、メインモータ７の各相に
接続された７ａ，７ｂ，７ｃへの通断電を行うことによ
って、メインモータ７の回転駆動を制御するようになっ
ている。

【００２２】上記のような倍電圧整流方式による直流電
源回路においては、ポンプモータ２６ｃの電源は下側即
ち低圧側の平滑用コンデンサ３３ｂの両端の出力を利用
する。ダイオードブリッジ３２に、高圧側と低圧側との
それぞれ上下に対になるように接続された平滑用のコン
デンサ３３ａ及び３３ｂがほぼ容量差がなく電気的特性
上で特に著しい違いがなければ、下側の平滑用のコンデ
ンサ３３ｂの両端からは、インバータ回路部３４への電
源に対し約半分の直流電源を得ることができる。この直
流電源を利用し、直流整流子モータからなるポンプモー
タ２６ｃと、このポンプモータ２６ｃを駆動するための
ポンプモータ駆動回路３７は、下側即ち低圧側の平滑用
のコンデンサ３３ｂの出力側に接続され、その動作は運
転制御部３５からの信号によって制御される。

【００２３】また、全自動洗濯機におけるその他の負荷
として給水弁２５，排水弁１３ａ，クラッチソレノイド
９ａは、各々トライアック等のスイッチング素子によっ
て構成される駆動回路３８，３９，４０を介し、運転制
御部３５に接続されている。これら駆動回路３８，３
９，４０はフォトトライアック等の光半導体素子を用い
て交流側と直流側を分離する方式としても良い。運転制
御部３５には、洗濯工程を選択するためのスイッチや、
運転をスタートするためのスイッチ等から構成される各
種操作ボタン２３によって入力信号が与えられる。これ
らの入力信号に従い、運転制御部３５におけるマイクロ
コンピュータにあらかじめ記憶させた運転プログラムを
実効し、給水時には駆動回路３８に動作命令を出力し給
水弁２５を開閉させたり、メインモータ駆動回路３６に
動作命令信号を出力し、メインモータの回転駆動を制御
している。また、運転制御部３５には水位センサ１１等
からの検出信号が入力されるようになっていて、洗濯槽
に投入された布量や布質に合わせた適切な運転プログラ
ムに従い、各負荷の制御が行われる。また、これらの運
転動作状態をＬＥＤ等による表示器２２に出力すること
で使用者にも分かり易くしている。

【００２４】以上のような本実施例によれば、一般家庭
用の交流電源電圧がＡＣ１００Ｖであるとすると、倍電
圧整流方式によって整流・平滑後の直流電源は約ＤＣ２
８２Ｖ前後の出力電圧を得ることが可能であり、図５に
示したようなＡＣ１００Ｖを全波整流する電源回路構成
に対し、インバータ回路部及びメインモータへの入力と
して約二倍の電源電圧を得ることができる。従ってモー
タの仕様を変更せずに洗浄力の向上等、洗濯機としての
性能向上を目的としたメインモータの特性改善を図るこ
とができる一方で、この倍電圧整流方式における下側即
ち低圧側の平滑コンデンサの出力をポンプモータの電源
として利用することで、ＡＣ１００Ｖを全波整流する電
源回路構成で使用されるポンプモータと入力条件がほぼ
等しくなり、このポンプモータの共用化が可能となる。
また、図７に示すようなポンプモータ駆動用の電源とし
て別途、整流・平滑回路４１を特に必要としないため、
部品点数の増加による生産効率の低下及びコスト高等の
発生を抑えることができる。

【００２５】また、図８に示すように直流電源の出力を
抵抗によって分圧する方法も、ポンプモータの共用化に
おいては上記同様の効果が得られ、別途平滑回路を設け
た図７の構成に対して比較的容易に共用化が可能とな
る。図８において、倍電圧整流方式によって得られる直
流電源は、抵抗４２ａ，４２ｂによって分圧される。こ
こで４２ａ，４２ｂの抵抗値がほぼ同一であれば、ポン
プモータへの入力は、下側即ち低圧側の平滑コンデンサ
３３ｂの両端の出力を利用するような前述同様の条件と
なる。このように抵抗による分圧の場合、その回路全体
の仕様にもよるが、抵抗による損失を十分考慮して部品
を選定する必要がある。また、図９に示すように下側即
ち低圧側のコンデンサ出力を抵抗で分圧することによっ
て電圧を調節する場合も、部品の選定には同様の配慮が
必要である。

【００２６】なお、インバータ回路部によって駆動され
る洗濯機のメインモータは三相ブラシレスモータでも良
い。また、インバータ回路部のＩＧＢＴはバイポーラト
ランジスタでも良く、または電界効果トランジスタでも
良い。

【００２７】また、ポンプモータ以外でも直流電源にて
駆動するような負荷がある場合には、本発明に関する電
源回路構成を利用することで同様の効果を得ることが可
能である。なお、ポンプ用直流モータの直流電源を低圧
側から得るようにしたのは次の理由によるものである。
直流電源のグランドは低圧側の（−）である。高圧側か
ら電源をとると、グランドから見ると、二倍の高圧がか
かっているので危険性がある。またマイコンの運転制御
部も同じグランドにしている。高圧側から給電を受ける
とポンプ用直流モータの制御素子は、耐電圧性の高いも
のが必要になる。このような事情により、低圧側より給
電を得るようにしたのである。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、インバータ制御による
メインモータへの電源には、一般家庭用の交流電源から
得る直流電源を利用するが、全波整流方式での電源回路
構成と比較し、約二倍のモータ入力が得られる倍電圧整
流方式での電源構成を、ポンプモータの電気的仕様を変
更することなく採用することが可能であるため、ポンプ
モータの共用化を可能としつつ、且つメインモータの特
性改善を図ることができるため、洗浄力の向上等、洗濯
機としての性能向上を大幅に向上することが可能とな
る。また、ポンプモータ駆動用電源としての別途整流・
平滑回路等が不要であるため、部品点数の増加による生
産効率の低下及びコスト高を抑えるのに効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る全自動洗濯機のインバ
ータ制御回路構成図。

【図２】本発明の一実施例に係る全自動洗濯機の概観斜
視図。

【図３】本発明の一実施例に係る全自動洗濯機の縦断面
図。

【図４】本発明の一実施例に係る全自動洗濯機の後部収
納箱内部の平面図。

【図５】全波整流方式による全自動洗濯機のインバータ
制御回路構成図。

【図６】倍電圧整流方式による全自動洗濯機のインバー
タ制御回路構成図。

【図７】ポンプモータ用整流・平滑回路を追加した全自
動洗濯機のインバータ制御回路構成図。

【図８】抵抗分圧方式に係る全自動洗濯機のインバータ
制御回路構成図。

【図９】抵抗分圧方式とした本発明の一実施例に係る全
自動洗濯機のインバータ制御回路図。

【符号の説明】

５…洗濯兼脱水槽、７…メインモータ、９ａ…クラッチ
ソレノイド、１１…水位センサ、１３ａ…排水弁、２５
…給水弁、２６…給水ポンプ、２６ｃ…ポンプモータ、
３０…交流電源、３２…ダイオードブリッジ、３３…平
滑用コンデンサ、３４…インバータ回路部、３５…運転
制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細川 敦志 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株式会社 日立製作所 電化機器事業部 多賀本部内 (72)発明者 伊東 正一 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 日立多賀テクノロジー株式会社内 (72)発明者 大川 友弘 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株式会社 日立製作所 電化機器事業部 多賀本部内 (56)参考文献 特開 平９−285687（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−126192（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−140984（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−245541（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−308864（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D06F 39/08 321 D06F 39/00 H02M 7/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源にノイズ吸収用のフィルタ回路を
   介して整流用のダイオードブリッジが接続され、前記ダ
   イオードブリッジにはその出力を平滑するための２つの
   平滑用コンデンサが高圧側と低圧側に対になるように接
   続された直流電源回路と、前記直流電源回路に接続され
   たインバータ制御回路と、このインバータ制御回路によ
   って駆動される三相式モータと、水道以外の水源から洗
   濯兼脱水槽または洗濯槽内に給水するポンプと、前記ポ
   ンプを駆動する直流モータが備わるポンプモータからな
   り、前記ポンプモータを制御するための制御手段とを備
   え、前記ポンプモータは前記直流電源回路における低圧
   側の平滑用コンデンサより給電を得ることを特徴とする
   洗濯機。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ポンプモータは洗
   濯機の外枠の上部に載置したことを特徴とする洗濯機。