JP4096432B2 - 食器洗い乾燥機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭などで使用される食器洗い乾燥機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の技術における食器洗い乾燥機の構成図を示している。
【０００３】
図１１においては、第１の電動機１と第２の電動機２と第３の電動機３を有し、第１の電動機１に接続した送風ファン５、第２の電動機２に接続した洗浄ポンプ６、第３の電動機３に接続した排水ポンプ７を備えている。
【０００４】
第１の電動機１、第２の電動機２、第３の電動機３は、いずれも一般にコンデンサランと呼ばれるインダクションモータ（誘導モータ）によって構成されているものとなっている。
【０００５】
さらに、水道栓から接続された給水ホース８、給水弁９、食器カゴ１０、茶碗等の食器１１、ノズル１２、フィルタ１３、ヒータ１４、排水ホース１５、電源コード１６、排気口１７、吸気口１８、制御回路１９を有している。
【０００６】
以上の構成により、従来の技術の食器洗い乾燥機は、電源コード１６から１００Ｖ６０Ｈｚの交流電源が供給され、制御回路１９の作用により、洗浄・乾燥の過程で第１の電動機１、第２の電動機２、第３の電動機３、給水弁９、ヒータ１４を順序よく駆動することにより、食器カゴ１０内に収納された食器１１を洗い、すすぎ、乾燥させるものとなっている。
【０００７】
制御回路１９は、食器洗い乾燥機として動作順序を覚え込ませたマイクロコンピュータと各電動機と給水弁９をオンオフするための双方向サイリスタ、およびヒータ１４のオンオフを行わせるためのリレーなどにより構成されているものとなっている。
【０００８】
ここで、送風ファン５は乾燥時に第１の電動機１によって回転されて動作し、洗浄ポンプ６は洗浄時に第２の電動機２によって回転されることにより庫内の水を循環させ、排水ポンプ７は排水時に第３の電動機３によって回転されることにより、庫外に水を排出するものとなっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年省エネルギーなどの点から、食器洗い乾燥機においても高効率化の実現のため、あるいは各電動機の回転速度向上による各電動機および送風ファン５、洗浄ポンプ６、排水ポンプ７などの構成要素の小形化、また日本国内においては、５０ヘルツと６０ヘルツという２種類の電源周波数への対応のためなどから、インバータ装置を採用する構成が有効と考えられる。
【００１０】
しかしながら、従来の技術においては、３個の電動機を用いていることから、そのすべてに個別のインバータ装置を用いる構成を取るならば、インバータ装置を構成するスイッチング素子の個数が多く必要となり、食器洗い乾燥機の小形化の効果が低下するとともに、コスト高となるという第１の課題を有しているものであった。
【００１１】
また、電動機数が３個と多いことは、上記のスイッチング素子数が多くなるだけでなく、電動機を設けるスペースの分だけ食器洗い乾燥機が大きく、重くなり、かつ値が高いものとなるという第２の課題を有しているものであった。
【００１２】
本発明は、上記従来の技術の課題を解決するもので、複数の電動機を有する食器洗い乾燥機を、スイッチング素子数の少ないインバータ装置で構成し、小形・低コストの装置の実現を目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、第１の電動機と、第２の電動機と、第３の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと、前記第３の電動機に接続した排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出するものである。
【００１４】
これにより、複数の電動機を有し、それらを切り換えて運転される食器洗い乾燥機を、スイッチング素子数の少ないインバータ装置で構成することができ、小形・低コストとすることができるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、第１の電動機と、第２の電動機と、第３の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと、前記第３の電動機に接続した排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出することにより、複数の電動機をスイッチング素子数の少ないインバータ装置で動作させることにより、装置の小形・低コスト化を実現するものである。
【００１６】
本発明の請求項２記載の発明は、第１の電動機と、第２の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出することにより、電動機数を削減した上で、スイッチング素子数の少ないインバータ装置の構成とし、さらに装置の小形・低コスト化を実現するものである。
【００１７】
本発明の請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明に加えて、電動機を、前記各巻線の一方の端子を共通に接続し、その端子を前記第１のダイオードのカソード端子に接続し、前記各巻線の他の端子は、前記第３のダイオードを通して異なった第２のダイオードのアノード端子に接続したことにより、スイッチング素子数が少ないインバータ装置を構成し、各電動機からの配線数を小とすることにより、装置の小形・低コスト化を実現するものである。
【００１８】
本発明の請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明に加えて、電動機を、前記各巻線の一方の端子を共通に接続し、その端子を前記第２のダイオードのアノード端子に接続し、前記各巻線の他の端子は、前記第３のダイオードを通して異なった第１のダイオードのカソード端子に接続したことにより、スイッチング素子数が少ないインバータ装置を構成し、各電動機からの配線数を小とすることにより、装置の小形・低コスト化を実現するものである。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１は、本発明の請求項１と請求項３を使用した食器洗い乾燥機の構成の一例を示したものである。
【００２１】
図１においては、第１の電動機２０、第２の電動機２１、第３の電動機２２、制御回路２４を有したインバータ装置２３を有している。
【００２２】
本実施例においては、第１の電動機１、第２の電動機２、第３の電動機３は、いずれも回転自由に設けられた磁気的な凹凸を有する回転子を有しており、かつこの回転子の回転角度に応じて、巻線のインダクタンス値が周期的に変化していく構成となっている。
【００２３】
また、第１の電動機１に接続した送風ファン５、第２の電動機２に接続した洗浄ポンプ６、第３の電動機３に接続した排水ポンプ７を備えており、水道栓から接続された給水ホース８、給水弁９、食器カゴ１０、茶碗等の食器１１、ノズル１２、フィルタ１３、ヒータ１４、排水ホース１５、電源コード１６、排気口１７、吸気口１８を有している点においては、従来の技術と同様である。
【００２４】
図２は、実施例１の食器洗い乾燥機のインバータ装置２３の回路図を示しているものである。
【００２５】
図２において、直流電源５５は、１００Ｖ５０ヘルツまたは６０ヘルツの交流電源５６、と４本他のダイオードをブリッジ形に接続して構成した整流器５７、２２００マイクロファラッドの静電容量を持つ電解式のコンデンサ５８により構成されている。
【００２６】
第１のスイッチング素子５９・６０・６１、第２のスイッチング素子６３・６４・６５、第１のダイオード６６・６７・６８、第２のダイオード７０・７１・７２、第３のダイオード７４・７５・７６・７７・７８・７９・８０・８１・８２を有している。
【００２７】
なお、本実施例においては、各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）を使用している。
【００２８】
第１の電動機２０は、３相の巻線９４・９５・９６の一方の端子を共通に接続し、その端子を第１のダイオード６６のカソード端子に接続し、巻線９４・９５・９６の他の端子は、それぞれ第３のダイオード７４・７５・７６を通して第２のダイオード７０・７１・７２のアノード端子に接続している。
【００２９】
第２の電動機２１についても同様に、３相の巻線９７・９８・９９の一方の端子を共通に接続し、その端子を第１のダイオード６７のカソード端子に接続し、巻線９７・９８・９９の他の端子は、それぞれ第３のダイオード７７・７８・７９を通して第２のダイオード７０・７１・７２のアノード端子に接続している。
【００３０】
第３の電動機２２についても同様に、３相の巻線１００・１０１・１０２の一方の端子を共通に接続し、その端子を第１のダイオード６８のカソード端子に接続し、巻線１００・１０１・１０２の他の端子は、それぞれ第３のダイオード８０・８１・８２を通して第２のダイオード７０・７１・７２のアノード端子に接続している。
【００３１】
従って、いずれの電動機についても、４本の配線で回路と接続されることになる。
【００３２】
制御回路２４は、各スイッチング素子をオンオフさせるものであり、高電位側駆動回路１１０と低電位側駆動回路１１１により構成されている。
【００３３】
図３は、請求項１の一実施例における第２の電動機２１の構成図を示している。
【００３４】
ただし、第１の電動機２０、第３の電動機２２についても、図３に示しているような、スイッチトリラクタンス形の電動機を用いることができるが、他の種類の電動機であってもよい。
【００３５】
図３において第２の電動機２１は、固定子１８０と回転子１８１からなり、回転子１８１は、出力軸１８２に対して回転自在に設けられている。
【００３６】
固定子１８０は、ケイ素鋼板を積層して構成した鉄心１８３に、エナメル線を巻いて構成した、ティース巻線１８４・１８５・１８６・１８７・１８８・１８９を備えている。
【００３７】
回転子１８１は、４つの歯を設けることにより、固定子１８０の鉄心１８３との間の空隙（ギャップ）の大きさが、回転子１８１の回転角度と共に変化する構成となっている。
【００３８】
図４は、実施例１の第２の電動機２１の各巻線の結線図を示したものであり、図４においては各巻線の一方に点を付している方の端子から電流を流し込んだ場合に、各ティース巻線の固定子の内側、すなわち回転子と対向する側にＮ極が生ずるという極性を示している。
【００３９】
すなわち、例えばＡ端子から電流が流れた場合には、ティース巻線１８４の内側にはＮ極が発生し、ティース巻線１８７の内側にはＳ極が発生するものとなる。
【００４０】
以上の構成により、本実施例の第２の電動機２１は、各巻線に電流が流れた場合、インダクタンスが大となる回転方向にリラクタンストルクが発生し、常にこのトルクが発生するように各スイッチング素子のオンオフ制御を行うことにより、電動機として動作するものとなる。
【００４１】
本実施例では、特に磁気的な凹凸を有する構成で回転子を実現したことにより、簡単な構成で回転子１８１を構成することができ、また大きな電流が各巻線に流れた場合においても、永久磁石を使用している装置の場合のような減磁を起こすこともなく、信頼性の高い装置を実現することもできる。
【００４２】
また、本実施例では、各巻線は半波通電となるが、特にスイッチトリラクタンスモータとして動作させる場合には、全波である必要は全くないことから、複数の電動機を少ないスイッチング素子数で駆動できる装置の構成として非常に優れたものとなる。
【００４３】
以上の構成において、動作の説明を行う。
図５は、実施例１の食器洗い乾燥機の動作波形図を示したものである。
【００４４】
図５において、（ア）は高電位側駆動回路１０９の出力端子ａの電圧波形、（イ）は高電位側駆動回路１０９の出力端子ｂの電圧波形、（ウ）は高電位側駆動回路１０９の出力端子ｃの電圧波形、（エ）は低電位側駆動回路１１０の出力端子ｅの電圧波形、（オ）は低電位側駆動回路１１０の出力端子ｆの電圧波形、（カ）は低電位側駆動回路１１０の出力端子ｇの電圧波形を示している。
【００４５】
図５はいずれも横軸が時間であるが、洗浄時は第２の電動機２１を回転させ、排水時は第３の電動機２２を回転させ、乾燥時は第１の電動機２０を回転させている。
【００４６】
洗浄時においては、ｂがハイ、すなわちオン信号となっているので、第１のスイッチング素子６０がオンとなり、巻線９７・９８・９９の共通端子側が直流電源５５の高電位側端子とほぼ同電位となる。
【００４７】
ここで、ｅ、ｆ、ｇの順で信号がハイ、すなわちオン信号が発せられることから、第２のスイッチング素子６３・６４・６５の順番にオンされ、巻線９７・９８・９９の順に電圧が印加されることになる。
【００４８】
従って、３相半波と呼ばれる動作で第２の電動機２１が動作し、動力を機械的負荷である洗浄ポンプ６に出力するものとなる。
【００４９】
本実施例においては、第１のスイッチング素子の一つをオン状態に保ったまま、第２のスイッチング素子を順次オンしていく方法で制御を行っていることから、例えば第２のスイッチング素子６３が、ターンオフした瞬間に巻線９７のインダクタンスによって、さらに巻線電流が流れ続けようとする作用が発生するが、その電流は第１のスイッチング素子６０から巻線９７と第３のダイオード７７、第２のダイオード７０を経てループ状に電流が流れ、この時には巻線９７の端子間がほぼ短絡された状態となることから、電流が時間と共に減少し、やがてゼロとなり、ターンオフが行われるものとなる。
【００５０】
しかし、特に第１のスイッチング素子の一つをずっとオンに保っておかなければならないというものではなく、例えば第２のスイッチング素子６３をオフにした後、第１のスイッチング素子６０をオフしてもよく、その場合には、巻線９７のインダクタンスによる電流は、第１のダイオード６７、第２のダイオード７０、第３のダイオード７７を経て直流電源５５のコンデンサ５８に回生されるものとなり、電流値を急峻にゼロにすることができるものとなる。
【００５１】
以上のようにして、第２の電動機２１は、スイッチトリラクタンスモータと呼ばれる動作により、動力を発生するものとなる。
【００５２】
排水期間においては、第１のスイッチング素子６１をオンしていることから、第３の電動機２２の巻線８０・８１・８２に順次電流が供給され、動力が発生するものとなる。
【００５３】
乾燥期間においては、第１のスイッチング素子５９をオンしていることから、第１の電動機２０の巻線９４・９５・９６の順に電流が供給され、動力が発生するものとなる。
【００５４】
以上のように、実施例１のインバータ装置は、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子をそれぞれ３個ずつ設けた比較的簡単な構成で、３個の電動機を駆動することができるものとなる。
【００５５】
なお、この構成においては、各巻線への電流供給が半波通電となるが、スイッチトリラクタンスモータとして動作するには十分である。
【００５６】
なお、本実施例においては、各電動機は、回転子に磁気的凹凸を有するスイッチトリラクタンスモータと称される構成としたが、回転子に永久磁石を有するＤＣブラシレスモータと称される構成としてもよい。
【００５７】
また回転子に短絡巻線を有するインダクション（誘導）モータと称される構成、磁気的なヒステリシス特性を有する材質で回転子を構成したヒステリシスモータと称される構成などであってもよく、また３個の電動機について、各種のモータを取り混ぜて用いるという構成であってもよい。
【００５８】
また、インダクションモータあるいはヒステリシスモータとした場合には、複数の電動機を同時に駆動することも比較的容易に実現することもできるものとなる。
【００５９】
また、相数については、実施例１の場合にはすべて３相としているが、特に３相に限定されるものというわけでもなく、２相、４相、５相…などであってもよい。
【００６０】
（実施例２）
図６は、請求項２と請求項４の実施例における食器洗い乾燥機の構成を示したものである。
【００６１】
図６においては、第２の電動機２８は、洗浄ポンプ６と排水ポンプ７の両方を駆動するものとなっており、その回転の方向が正の場合には、ノズル１２から湯を吹き上げる洗浄ポンプ６が作用し、逆方向に回転をさせた場合には、排水ホースより水を送り出す排水ポンプ７が作用するものとなっている。
【００６２】
インバータ装置２９は、実施例１と同じ構成であって送風ファン５の回転を行わせるために設けられている第１の電動機２０、第２の電動機２１、および制御回路３０により構成されているものとなっている。
【００６３】
また、その他の構成要素については、実施例１と同等のものを使用している。図７は、実施例２の食器洗い乾燥機のインバータ装置２３の回路図を示しているものである。
【００６４】
図７において、直流電源５５は、１００Ｖ５０ヘルツまたは６０ヘルツの交流電源５６、と４本他のダイオードをブリッジ形に接続して構成した整流器５７、２２００マイクロファラッドの静電容量を持つ電解式のコンデンサ５８により構成されており、実施例１と同等の構成となっている。
【００６５】
第１のスイッチング素子２００・２０１・２０２、第２のスイッチング素子２０３・２０４、第１のダイオード２０５・２０６・２０７、第２のダイオード２０８・２０９、第３のダイオード２１１・２１２・２１３・２１４・２１５・２１６を有している。
【００６６】
なお、本実施例においても、各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）を使用している。
【００６７】
第１の電動機２０は、３相の巻線２１７・２１８・２１９の一方の端子を共通に接続し、その端子を第２のダイオード２０８のアノード端子に接続し、巻線２１７・２１８・２１９の他の端子は、それぞれ第３のダイオード２１１・２１２・２１３を通して第１のダイオード２０５・２０６・２０７のカソード端子に接続している。
【００６８】
第２の電動機２８についても同様に、３相の巻線２２０・２２１・２２２の一方の端子を共通に接続し、その端子を第２のダイオード２０９のカソード端子に接続し、巻線２２０・２２１・２２２の他の端子は、それぞれ第３のダイオード２１４・２１５・２１６を通して第１のダイオード２０５・２０６・２０７のカソード端子に接続している。
【００６９】
従って、いずれの電動機についても、４本の配線で回路と接続されることになる。
【００７０】
制御回路３０は、各スイッチング素子をオンオフさせるものであり、高電位側駆動回路２２３と低電位側駆動回路２２４により構成されている。
【００７１】
図８は、実施例２の一実施例における第２の電動機２８の構成図を示している。
【００７２】
図８において第２の電動機は、固定子１６５と回転子１６６からなり、固定子１６５は、ケイ素鋼板を積層して構成した鉄心１６７に、エナメル線を巻いて構成した、ティース巻線１６８・１６９・１７０・１７１・１７２・１７３・１７４・１７５を備えており、回転子１６６は、出力軸１７４を中心に回転自在に設けられており、鉄心１７５、永久磁石１７６・１７７・１７８・１７９によって構成されている。
【００７３】
ここで、永久磁石１７６・１７８は外側にＮ極、永久磁石１７７・１７９は外側にＳ極が出るように着磁がなされており、４極の構成となっている。
【００７４】
図９は、第２の電動機の各巻線の結線図を示したものであり、図９においては各ティース巻線の一方に点を付している方の端子から電流を流し込んだ場合に、各ティース巻線の固定子の内側、すなわち回転子と対向する側にＮ極が生ずるという極性を示している。
【００７５】
すなわち、例えばＡ端子から電流が流れた場合には、巻線１６８・１７１の内側にはＮ極が発生するものとなり、その他の巻線の部分にはＳ極が発生することになる。
【００７６】
したがって回転子１６６と同じ極数の磁極が生じ、トルクを生むものとなる。なお、第１の電動機２０についても、図８〜図９に示したものと同等の構成としてもよい。
【００７７】
以上の構成において、動作の説明を行う。
図１０は、実施例２の食器洗い乾燥機の動作波形図を示したものである。
【００７８】
図１０において、（ア）は高電位側駆動回路２２３の出力端子ａの電圧波形、（イ）は高電位側駆動回路２２３の出力端子ｂの電圧波形、（ウ）は高電位側駆動回路２２３の出力端子ｃの電圧波形、（エ）は低電位側駆動回路２２４の出力端子ｅの電圧波形、（オ）は低電位側駆動回路２２４の出力端子ｆの電圧波形を示している。
【００７９】
図１０はいずれも横軸が時間であるが、洗浄時は第２の電動機２８を正方向に回転させ、排水時は第２の電動機２８を逆方向に回転させ、乾燥時は第１の電動機２０を正方向に回転させている。
【００８０】
洗浄時においては、ｆがハイ、すなわちオン信号となっているので、第２のスイッチング素子２０４がオンとなり、巻線２２０・２２１・２２２の共通端子側が直流電源５５の低電位側端子とほぼ同電位となる。
【００８１】
ここで、ａ、ｂ、ｃの順で信号がハイ、すなわちオン信号が発せられることから、第１のスイッチング素子２００・２０１・２０２の順番にオンされ、巻線２２０・２２１・２２２の順に電圧が印加されることになる。
【００８２】
従って、３相半波と呼ばれる動作で第２の電動機２８が正方向に回転動作し、動力を機械的負荷である洗浄ポンプ６に出力するものとなる。
【００８３】
なお、第２の電動機２８には同軸で排水ポンプ７もつながっているが、回転方向が逆であるため、排水動作は行われない。
【００８４】
本実施例においては、第２のスイッチング素子の一つをオン状態に保ったまま、第１のスイッチング素子を順次オンしていく方法で制御を行っていることから、例えば第１のスイッチング素子２００が、ターンオフした瞬間に巻線２２０のインダクタンスによって、さらに巻線電流が流れ続けようとする作用が発生するが、その電流は第１のスイッチング素子２００から巻線２２０と第３のダイオード２１４、第２のダイオード２０９を経てループ状に電流が流れ、この時には巻線２１４の端子間がほぼ短絡された状態となることから、電流が時間と共に減少し、やがてゼロとなり、ターンオフが行われるものとなる。
【００８５】
しかし、特に第２のスイッチング素子の一つをずっとオンに保っておかなければならないというものではなく、例えば第１のスイッチング素子２００をオフにした後、第２のスイッチング素子２０４をオフしてもよい。
【００８６】
以上のようにして、第２の電動機２８は、ＤＣブラシレスモータと呼ばれる動作により、動力を発生するものとなる。
【００８７】
排水期間においては、やはり第２のスイッチング素子２０４をオンし、第１のスイッチング素子２００・２０１・２０２を、洗浄時とは逆の相順でオンオフさせることから、第２の電動機２８が逆方向に回転し、今度は排水ポンプ７が排水動作を行い、排水ホース１５を通じて庫内から水を排出するものとなる。
【００８８】
乾燥期間においては、第２のスイッチング素子２０３をオンしていることから、第１の電動機２０の巻線２１７・２１８・２１９の順に電流が供給され、動力が発生するものとなる。
【００８９】
以上のように、実施例２のインバータ装置は、第１のスイッチング素子３個と、第２のスイッチング素子２個を設けた比較的簡単な構成で、２個の電動機を駆動し、食器洗い乾燥機として必要となる洗浄・排水・乾燥の動作を行わせることができるものとなる。
【００９０】
したがって、電動機数が少ない分、装置の重量、体積、コストが小となり、かつスイッチング素子数が少ないインバータ装置を構成していることから、さらに小形・低コストの食器洗い乾燥機が実現できるものとなる。
【００９１】
なお、この構成においても、各巻線への電流供給が半波通電となり、ＤＣブラシレスモータとして動作させる場合において、全波通電と比較して、同一の電動機体積で若干の効率低下などはあるものの、食器洗い乾燥機として動作させる場合、小容量の装置となるため、スイッチング素子の個数が削減できる効果の方が大きく、トータル的に低コストのインバータ装置を実現できるものとなる。
【００９２】
直流機と同様の特性が必要な電動機については、回転子の位置検知を行うため、例えばホールＩＣや光学式などによる位置検知手段を設け、回転子位置によって制御回路１０９から各スイッチング素子をオンオフさせる構成にすることもできる。
【００９３】
また、インダクションモータあるいはヒステリシスモータとした場合には、複数の電動機を同時に駆動することも比較的容易に実現することもできるものとなる。
【００９４】
また、相数については、実施例１の場合にはすべて３相としているが、特に３相に限定されるものというわけでもなく、２相、４相、５相…などであってもよい。
【００９５】
なお、実施例１では、各電動機の巻線の共通端子を第１のダイオードのカソード端子に接続した請求項３の構成としているが、請求項１と請求項３は独立であり、請求項１と請求項４を組み合わせることもできる。
【００９６】
同様に請求項２と請求項３を組み合わせて実施してもかまわない。
また、請求項１と請求項２については、いずれも巻線の共通端子を設けることは限定していないことから、共通端子を設けない構成、例えば図２において、巻線９４・９８・１０２の３つを３相になるようにして例えば第２の電動機を構成させるというようなものであってもよく、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子のマトリクス状になるように各巻線を接続することによって、スイッチング素子数が少なく、かつ複数の電動機を切り換えて駆動できるインバータ装置が実現できることから、やはり食器洗い乾燥機の小形・低コストができるものとなり、本願の範疇となるものである。
【００９７】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、特に第１の電動機と、第２の電動機と、第３の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと、前記第３の電動機に接続した排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出する構成としたことにより、複数の電動機を有するインバータ装置をスイッチング素子数の少ない簡単な構成とし、小形・低コスト化を実現するものである。
【００９８】
また請求項２に記載した発明は、特に第１の電動機と、第２の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出する構成としたことにより、電動機数を削減しつつ、やはり複数の電動機を有するインバータ装置をスイッチング素子数の少ない簡単な構成とし、さらに小形・低コスト化を実現するものである。
【００９９】
また請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２記載の食器洗い乾燥機において、前記各電動機は、前記各巻線の一方の端子を共通に接続し、その端子を前記第１のダイオードのカソード端子に接続し、前記各巻線の他の端子は、前記第３のダイオードを通して異なった第２のダイオードのアノード端子に接続した構成としたことにより、やはり複数の電動機を有するインバータ装置をスイッチング素子数の少ない簡単な構成とし、また共通端子を設けることにより各電動機の接続を行う線数を少なくし、小形・低コスト化を実現するものである。
【０１００】
また請求項４に記載した発明は、請求項１または請求項２記載の食器洗い乾燥機において、前記各電動機は、前記各巻線の一方の端子を共通に接続し、その端子を前記第２のダイオードのアノード端子に接続し、前記各巻線の他の端子は、前記第３のダイオードを通して異なった第１のダイオードのカソード端子に接続した構成としたことにより、やはり複数の電動機を有するインバータ装置をスイッチング素子数の少ない簡単な構成とし、また共通端子を設けることにより各電動機の接続を行う線数を少なくし、小形・低コスト化を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における食器洗い乾燥機の構成図
【図２】同食器洗い乾燥機のインバータ装置の回路図
【図３】同食器洗い乾燥機の第２の電動機の構成図
【図４】同食器洗い乾燥機の第２の電動機の巻線の結線図
【図５】同食器洗い乾燥機の動作波形図
【図６】実施例２における食器洗い乾燥機の構成図
【図７】同食器洗い乾燥機のインバータ装置の回路図
【図８】同食器洗い乾燥機の第２の電動機の構成図
【図９】同食器洗い乾燥機の第２の電動機の巻線の結線図
【図１０】同食器洗い乾燥機の動作波形図
【図１１】従来の技術における食器洗い乾燥機の構成図
【符号の説明】
２０ 第１の電動機
２１ 第２の電動機
２２ 第３の電動機
５５ 直流電源
５９・６０・６１ 第１のスイッチング素子
６３・６４・６５ 第２のスイッチング素子
６６・６７・６８ 第１のダイオード
７０・７１・７２ 第２のダイオード
７４・７５・７６・７７・７８・７９・８０・８１・８２ 第３のダイオード
２４ 制御回路
９４・９５・９６・９７・９８・９９・１００・１０１・１０２ 巻線
２３ インバータ装置
５ 送風ファン
６ 洗浄ポンプ
７ 排水ポンプ
２８ 第２の電動機
２００・２０１・２０２ 第１のスイッチング素子
２０３・２０４ 第２のスイッチング素子
２０５・２０６・２０７ 第１のダイオード
２０８・２０９ 第２のダイオード
２１１・２１２・２１３・２１４・２１５・２１６ 第３のダイオード
３０ 制御回路
２１７・２１８・２１９・２２０・２２１・２２２ 巻線
２９ インバータ装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭などで使用される食器洗い乾燥機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の技術における食器洗い乾燥機の構成図を示している。
【０００３】
図１１においては、第１の電動機１と第２の電動機２と第３の電動機３を有し、第１の電動機１に接続した送風ファン５、第２の電動機２に接続した洗浄ポンプ６、第３の電動機３に接続した排水ポンプ７を備えている。
【０００４】
第１の電動機１、第２の電動機２、第３の電動機３は、いずれも一般にコンデンサランと呼ばれるインダクションモータ（誘導モータ）によって構成されているものとなっている。
【０００５】
さらに、水道栓から接続された給水ホース８、給水弁９、食器カゴ１０、茶碗等の食器１１、ノズル１２、フィルタ１３、ヒータ１４、排水ホース１５、電源コード１６、排気口１７、吸気口１８、制御回路１９を有している。
【０００６】
以上の構成により、従来の技術の食器洗い乾燥機は、電源コード１６から１００Ｖ６０Ｈｚの交流電源が供給され、制御回路１９の作用により、洗浄・乾燥の過程で第１の電動機１、第２の電動機２、第３の電動機３、給水弁９、ヒータ１４を順序よく駆動することにより、食器カゴ１０内に収納された食器１１を洗い、すすぎ、乾燥させるものとなっている。
【０００７】
制御回路１９は、食器洗い乾燥機として動作順序を覚え込ませたマイクロコンピュータと各電動機と給水弁９をオンオフするための双方向サイリスタ、およびヒータ１４のオンオフを行わせるためのリレーなどにより構成されているものとなっている。
【０００８】
ここで、送風ファン５は乾燥時に第１の電動機１によって回転されて動作し、洗浄ポンプ６は洗浄時に第２の電動機２によって回転されることにより庫内の水を循環させ、排水ポンプ７は排水時に第３の電動機３によって回転されることにより、庫外に水を排出するものとなっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年省エネルギーなどの点から、食器洗い乾燥機においても高効率化の実現のため、あるいは各電動機の回転速度向上による各電動機および送風ファン５、洗浄ポンプ６、排水ポンプ７などの構成要素の小形化、また日本国内においては、５０ヘルツと６０ヘルツという２種類の電源周波数への対応のためなどから、インバータ装置を採用する構成が有効と考えられる。
【００１０】
しかしながら、従来の技術においては、３個の電動機を用いていることから、そのすべてに個別のインバータ装置を用いる構成を取るならば、インバータ装置を構成するスイッチング素子の個数が多く必要となり、食器洗い乾燥機の小形化の効果が低下するとともに、コスト高となるという第１の課題を有しているものであった。
【００１１】
また、電動機数が３個と多いことは、上記のスイッチング素子数が多くなるだけでなく、電動機を設けるスペースの分だけ食器洗い乾燥機が大きく、重くなり、かつ値が高いものとなるという第２の課題を有しているものであった。
【００１２】
本発明は、上記従来の技術の課題を解決するもので、複数の電動機を有する食器洗い乾燥機を、スイッチング素子数の少ないインバータ装置で構成し、小形・低コストの装置の実現を目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、第１の電動機と、第２の電動機と、第３の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと、前記第３の電動機に接続した排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出するものである。
【００１４】
これにより、複数の電動機を有し、それらを切り換えて運転される食器洗い乾燥機を、スイッチング素子数の少ないインバータ装置で構成することができ、小形・低コストとすることができるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、第１の電動機と、第２の電動機と、第３の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと、前記第３の電動機に接続した排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出することにより、複数の電動機をスイッチング素子数の少ないインバータ装置で動作させることにより、装置の小形・低コスト化を実現するものである。
【００１６】
本発明の請求項２記載の発明は、第１の電動機と、第２の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出することにより、電動機数を削減した上で、スイッチング素子数の少ないインバータ装置の構成とし、さらに装置の小形・低コスト化を実現するものである。
【００１７】
本発明の請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明に加えて、電動機を、前記各巻線の一方の端子を共通に接続し、その端子を前記第１のダイオードのカソード端子に接続し、前記各巻線の他の端子は、前記第３のダイオードを通して異なった第２のダイオードのアノード端子に接続したことにより、スイッチング素子数が少ないインバータ装置を構成し、各電動機からの配線数を小とすることにより、装置の小形・低コスト化を実現するものである。
【００１８】
本発明の請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明に加えて、電動機を、前記各巻線の一方の端子を共通に接続し、その端子を前記第２のダイオードのアノード端子に接続し、前記各巻線の他の端子は、前記第３のダイオードを通して異なった第１のダイオードのカソード端子に接続したことにより、スイッチング素子数が少ないインバータ装置を構成し、各電動機からの配線数を小とすることにより、装置の小形・低コスト化を実現するものである。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１は、本発明の請求項１と請求項３を使用した食器洗い乾燥機の構成の一例を示したものである。
【００２１】
図１においては、第１の電動機２０、第２の電動機２１、第３の電動機２２、制御回路２４を有したインバータ装置２３を有している。
【００２２】
本実施例においては、第１の電動機１、第２の電動機２、第３の電動機３は、いずれも回転自由に設けられた磁気的な凹凸を有する回転子を有しており、かつこの回転子の回転角度に応じて、巻線のインダクタンス値が周期的に変化していく構成となっている。
【００２３】
また、第１の電動機１に接続した送風ファン５、第２の電動機２に接続した洗浄ポンプ６、第３の電動機３に接続した排水ポンプ７を備えており、水道栓から接続された給水ホース８、給水弁９、食器カゴ１０、茶碗等の食器１１、ノズル１２、フィルタ１３、ヒータ１４、排水ホース１５、電源コード１６、排気口１７、吸気口１８を有している点においては、従来の技術と同様である。
【００２４】
図２は、実施例１の食器洗い乾燥機のインバータ装置２３の回路図を示しているものである。
【００２５】
図２において、直流電源５５は、１００Ｖ５０ヘルツまたは６０ヘルツの交流電源５６、と４本他のダイオードをブリッジ形に接続して構成した整流器５７、２２００マイクロファラッドの静電容量を持つ電解式のコンデンサ５８により構成されている。
【００２６】
第１のスイッチング素子５９・６０・６１、第２のスイッチング素子６３・６４・６５、第１のダイオード６６・６７・６８、第２のダイオード７０・７１・７２、第３のダイオード７４・７５・７６・７７・７８・７９・８０・８１・８２を有している。
【００２７】
なお、本実施例においては、各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）を使用している。
【００２８】
第１の電動機２０は、３相の巻線９４・９５・９６の一方の端子を共通に接続し、その端子を第１のダイオード６６のカソード端子に接続し、巻線９４・９５・９６の他の端子は、それぞれ第３のダイオード７４・７５・７６を通して第２のダイオード７０・７１・７２のアノード端子に接続している。
【００２９】
第２の電動機２１についても同様に、３相の巻線９７・９８・９９の一方の端子を共通に接続し、その端子を第１のダイオード６７のカソード端子に接続し、巻線９７・９８・９９の他の端子は、それぞれ第３のダイオード７７・７８・７９を通して第２のダイオード７０・７１・７２のアノード端子に接続している。
【００３０】
第３の電動機２２についても同様に、３相の巻線１００・１０１・１０２の一方の端子を共通に接続し、その端子を第１のダイオード６８のカソード端子に接続し、巻線１００・１０１・１０２の他の端子は、それぞれ第３のダイオード８０・８１・８２を通して第２のダイオード７０・７１・７２のアノード端子に接続している。
【００３１】
従って、いずれの電動機についても、４本の配線で回路と接続されることになる。
【００３２】
制御回路２４は、各スイッチング素子をオンオフさせるものであり、高電位側駆動回路１１０と低電位側駆動回路１１１により構成されている。
【００３３】
図３は、請求項１の一実施例における第２の電動機２１の構成図を示している。
【００３４】
ただし、第１の電動機２０、第３の電動機２２についても、図３に示しているような、スイッチトリラクタンス形の電動機を用いることができるが、他の種類の電動機であってもよい。
【００３５】
図３において第２の電動機２１は、固定子１８０と回転子１８１からなり、回転子１８１は、出力軸１８２に対して回転自在に設けられている。
【００３６】
固定子１８０は、ケイ素鋼板を積層して構成した鉄心１８３に、エナメル線を巻いて構成した、ティース巻線１８４・１８５・１８６・１８７・１８８・１８９を備えている。
【００３７】
回転子１８１は、４つの歯を設けることにより、固定子１８０の鉄心１８３との間の空隙（ギャップ）の大きさが、回転子１８１の回転角度と共に変化する構成となっている。
【００３８】
図４は、実施例１の第２の電動機２１の各巻線の結線図を示したものであり、図４においては各巻線の一方に点を付している方の端子から電流を流し込んだ場合に、各ティース巻線の固定子の内側、すなわち回転子と対向する側にＮ極が生ずるという極性を示している。
【００３９】
すなわち、例えばＡ端子から電流が流れた場合には、ティース巻線１８４の内側にはＮ極が発生し、ティース巻線１８７の内側にはＳ極が発生するものとなる。
【００４０】
以上の構成により、本実施例の第２の電動機２１は、各巻線に電流が流れた場合、インダクタンスが大となる回転方向にリラクタンストルクが発生し、常にこのトルクが発生するように各スイッチング素子のオンオフ制御を行うことにより、電動機として動作するものとなる。
【００４１】
本実施例では、特に磁気的な凹凸を有する構成で回転子を実現したことにより、簡単な構成で回転子１８１を構成することができ、また大きな電流が各巻線に流れた場合においても、永久磁石を使用している装置の場合のような減磁を起こすこともなく、信頼性の高い装置を実現することもできる。
【００４２】
また、本実施例では、各巻線は半波通電となるが、特にスイッチトリラクタンスモータとして動作させる場合には、全波である必要は全くないことから、複数の電動機を少ないスイッチング素子数で駆動できる装置の構成として非常に優れたものとなる。
【００４３】
以上の構成において、動作の説明を行う。
図５は、実施例１の食器洗い乾燥機の動作波形図を示したものである。
【００４４】
図５において、（ア）は高電位側駆動回路１０９の出力端子ａの電圧波形、（イ）は高電位側駆動回路１０９の出力端子ｂの電圧波形、（ウ）は高電位側駆動回路１０９の出力端子ｃの電圧波形、（エ）は低電位側駆動回路１１０の出力端子ｅの電圧波形、（オ）は低電位側駆動回路１１０の出力端子ｆの電圧波形、（カ）は低電位側駆動回路１１０の出力端子ｇの電圧波形を示している。
【００４５】
図５はいずれも横軸が時間であるが、洗浄時は第２の電動機２１を回転させ、排水時は第３の電動機２２を回転させ、乾燥時は第１の電動機２０を回転させている。
【００４６】
洗浄時においては、ｂがハイ、すなわちオン信号となっているので、第１のスイッチング素子６０がオンとなり、巻線９７・９８・９９の共通端子側が直流電源５５の高電位側端子とほぼ同電位となる。
【００４７】
ここで、ｅ、ｆ、ｇの順で信号がハイ、すなわちオン信号が発せられることから、第２のスイッチング素子６３・６４・６５の順番にオンされ、巻線９７・９８・９９の順に電圧が印加されることになる。
【００４８】
従って、３相半波と呼ばれる動作で第２の電動機２１が動作し、動力を機械的負荷である洗浄ポンプ６に出力するものとなる。
【００４９】
本実施例においては、第１のスイッチング素子の一つをオン状態に保ったまま、第２のスイッチング素子を順次オンしていく方法で制御を行っていることから、例えば第２のスイッチング素子６３が、ターンオフした瞬間に巻線９７のインダクタンスによって、さらに巻線電流が流れ続けようとする作用が発生するが、その電流は第１のスイッチング素子６０から巻線９７と第３のダイオード７７、第２のダイオード７０を経てループ状に電流が流れ、この時には巻線９７の端子間がほぼ短絡された状態となることから、電流が時間と共に減少し、やがてゼロとなり、ターンオフが行われるものとなる。
【００５０】
しかし、特に第１のスイッチング素子の一つをずっとオンに保っておかなければならないというものではなく、例えば第２のスイッチング素子６３をオフにした後、第１のスイッチング素子６０をオフしてもよく、その場合には、巻線９７のインダクタンスによる電流は、第１のダイオード６７、第２のダイオード７０、第３のダイオード７７を経て直流電源５５のコンデンサ５８に回生されるものとなり、電流値を急峻にゼロにすることができるものとなる。
【００５１】
以上のようにして、第２の電動機２１は、スイッチトリラクタンスモータと呼ばれる動作により、動力を発生するものとなる。
【００５２】
排水期間においては、第１のスイッチング素子６１をオンしていることから、第３の電動機２２の巻線８０・８１・８２に順次電流が供給され、動力が発生するものとなる。
【００５３】
乾燥期間においては、第１のスイッチング素子５９をオンしていることから、第１の電動機２０の巻線９４・９５・９６の順に電流が供給され、動力が発生するものとなる。
【００５４】
以上のように、実施例１のインバータ装置は、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子をそれぞれ３個ずつ設けた比較的簡単な構成で、３個の電動機を駆動することができるものとなる。
【００５５】
なお、この構成においては、各巻線への電流供給が半波通電となるが、スイッチトリラクタンスモータとして動作するには十分である。
【００５６】
なお、本実施例においては、各電動機は、回転子に磁気的凹凸を有するスイッチトリラクタンスモータと称される構成としたが、回転子に永久磁石を有するＤＣブラシレスモータと称される構成としてもよい。
【００５７】
また回転子に短絡巻線を有するインダクション（誘導）モータと称される構成、磁気的なヒステリシス特性を有する材質で回転子を構成したヒステリシスモータと称される構成などであってもよく、また３個の電動機について、各種のモータを取り混ぜて用いるという構成であってもよい。
【００５８】
また、インダクションモータあるいはヒステリシスモータとした場合には、複数の電動機を同時に駆動することも比較的容易に実現することもできるものとなる。
【００５９】
また、相数については、実施例１の場合にはすべて３相としているが、特に３相に限定されるものというわけでもなく、２相、４相、５相…などであってもよい。
【００６０】
（実施例２）
図６は、請求項２と請求項４の実施例における食器洗い乾燥機の構成を示したものである。
【００６１】
図６においては、第２の電動機２８は、洗浄ポンプ６と排水ポンプ７の両方を駆動するものとなっており、その回転の方向が正の場合には、ノズル１２から湯を吹き上げる洗浄ポンプ６が作用し、逆方向に回転をさせた場合には、排水ホースより水を送り出す排水ポンプ７が作用するものとなっている。
【００６２】
インバータ装置２９は、実施例１と同じ構成であって送風ファン５の回転を行わせるために設けられている第１の電動機２０、第２の電動機２１、および制御回路３０により構成されているものとなっている。
【００６３】
また、その他の構成要素については、実施例１と同等のものを使用している。図７は、実施例２の食器洗い乾燥機のインバータ装置２３の回路図を示しているものである。
【００６４】
図７において、直流電源５５は、１００Ｖ５０ヘルツまたは６０ヘルツの交流電源５６、と４本他のダイオードをブリッジ形に接続して構成した整流器５７、２２００マイクロファラッドの静電容量を持つ電解式のコンデンサ５８により構成されており、実施例１と同等の構成となっている。
【００６５】
第１のスイッチング素子２００・２０１・２０２、第２のスイッチング素子２０３・２０４、第１のダイオード２０５・２０６・２０７、第２のダイオード２０８・２０９、第３のダイオード２１１・２１２・２１３・２１４・２１５・２１６を有している。
【００６６】
なお、本実施例においても、各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）を使用している。
【００６７】
第１の電動機２０は、３相の巻線２１７・２１８・２１９の一方の端子を共通に接続し、その端子を第２のダイオード２０８のアノード端子に接続し、巻線２１７・２１８・２１９の他の端子は、それぞれ第３のダイオード２１１・２１２・２１３を通して第１のダイオード２０５・２０６・２０７のカソード端子に接続している。
【００６８】
第２の電動機２８についても同様に、３相の巻線２２０・２２１・２２２の一方の端子を共通に接続し、その端子を第２のダイオード２０９のカソード端子に接続し、巻線２２０・２２１・２２２の他の端子は、それぞれ第３のダイオード２１４・２１５・２１６を通して第１のダイオード２０５・２０６・２０７のカソード端子に接続している。
【００６９】
従って、いずれの電動機についても、４本の配線で回路と接続されることになる。
【００７０】
制御回路３０は、各スイッチング素子をオンオフさせるものであり、高電位側駆動回路２２３と低電位側駆動回路２２４により構成されている。
【００７１】
図８は、実施例２の一実施例における第２の電動機２８の構成図を示している。
【００７２】
図８において第２の電動機は、固定子１６５と回転子１６６からなり、固定子１６５は、ケイ素鋼板を積層して構成した鉄心１６７に、エナメル線を巻いて構成した、ティース巻線１６８・１６９・１７０・１７１・１７２・１７３・１７４・１７５を備えており、回転子１６６は、出力軸１７４を中心に回転自在に設けられており、鉄心１７５、永久磁石１７６・１７７・１７８・１７９によって構成されている。
【００７３】
ここで、永久磁石１７６・１７８は外側にＮ極、永久磁石１７７・１７９は外側にＳ極が出るように着磁がなされており、４極の構成となっている。
【００７４】
図９は、第２の電動機の各巻線の結線図を示したものであり、図９においては各ティース巻線の一方に点を付している方の端子から電流を流し込んだ場合に、各ティース巻線の固定子の内側、すなわち回転子と対向する側にＮ極が生ずるという極性を示している。
【００７５】
すなわち、例えばＡ端子から電流が流れた場合には、巻線１６８・１７１の内側にはＮ極が発生するものとなり、その他の巻線の部分にはＳ極が発生することになる。
【００７６】
したがって回転子１６６と同じ極数の磁極が生じ、トルクを生むものとなる。なお、第１の電動機２０についても、図８〜図９に示したものと同等の構成としてもよい。
【００７７】
以上の構成において、動作の説明を行う。
図１０は、実施例２の食器洗い乾燥機の動作波形図を示したものである。
【００７８】
図１０において、（ア）は高電位側駆動回路２２３の出力端子ａの電圧波形、（イ）は高電位側駆動回路２２３の出力端子ｂの電圧波形、（ウ）は高電位側駆動回路２２３の出力端子ｃの電圧波形、（エ）は低電位側駆動回路２２４の出力端子ｅの電圧波形、（オ）は低電位側駆動回路２２４の出力端子ｆの電圧波形を示している。
【００７９】
図１０はいずれも横軸が時間であるが、洗浄時は第２の電動機２８を正方向に回転させ、排水時は第２の電動機２８を逆方向に回転させ、乾燥時は第１の電動機２０を正方向に回転させている。
【００８０】
洗浄時においては、ｆがハイ、すなわちオン信号となっているので、第２のスイッチング素子２０４がオンとなり、巻線２２０・２２１・２２２の共通端子側が直流電源５５の低電位側端子とほぼ同電位となる。
【００８１】
ここで、ａ、ｂ、ｃの順で信号がハイ、すなわちオン信号が発せられることから、第１のスイッチング素子２００・２０１・２０２の順番にオンされ、巻線２２０・２２１・２２２の順に電圧が印加されることになる。
【００８２】
従って、３相半波と呼ばれる動作で第２の電動機２８が正方向に回転動作し、動力を機械的負荷である洗浄ポンプ６に出力するものとなる。
【００８３】
なお、第２の電動機２８には同軸で排水ポンプ７もつながっているが、回転方向が逆であるため、排水動作は行われない。
【００８４】
本実施例においては、第２のスイッチング素子の一つをオン状態に保ったまま、第１のスイッチング素子を順次オンしていく方法で制御を行っていることから、例えば第１のスイッチング素子２００が、ターンオフした瞬間に巻線２２０のインダクタンスによって、さらに巻線電流が流れ続けようとする作用が発生するが、その電流は第１のスイッチング素子２００から巻線２２０と第３のダイオード２１４、第２のダイオード２０９を経てループ状に電流が流れ、この時には巻線２１４の端子間がほぼ短絡された状態となることから、電流が時間と共に減少し、やがてゼロとなり、ターンオフが行われるものとなる。
【００８５】
しかし、特に第２のスイッチング素子の一つをずっとオンに保っておかなければならないというものではなく、例えば第１のスイッチング素子２００をオフにした後、第２のスイッチング素子２０４をオフしてもよい。
【００８６】
以上のようにして、第２の電動機２８は、ＤＣブラシレスモータと呼ばれる動作により、動力を発生するものとなる。
【００８７】
排水期間においては、やはり第２のスイッチング素子２０４をオンし、第１のスイッチング素子２００・２０１・２０２を、洗浄時とは逆の相順でオンオフさせることから、第２の電動機２８が逆方向に回転し、今度は排水ポンプ７が排水動作を行い、排水ホース１５を通じて庫内から水を排出するものとなる。
【００８８】
乾燥期間においては、第２のスイッチング素子２０３をオンしていることから、第１の電動機２０の巻線２１７・２１８・２１９の順に電流が供給され、動力が発生するものとなる。
【００８９】
以上のように、実施例２のインバータ装置は、第１のスイッチング素子３個と、第２のスイッチング素子２個を設けた比較的簡単な構成で、２個の電動機を駆動し、食器洗い乾燥機として必要となる洗浄・排水・乾燥の動作を行わせることができるものとなる。
【００９０】
したがって、電動機数が少ない分、装置の重量、体積、コストが小となり、かつスイッチング素子数が少ないインバータ装置を構成していることから、さらに小形・低コストの食器洗い乾燥機が実現できるものとなる。
【００９１】
なお、この構成においても、各巻線への電流供給が半波通電となり、ＤＣブラシレスモータとして動作させる場合において、全波通電と比較して、同一の電動機体積で若干の効率低下などはあるものの、食器洗い乾燥機として動作させる場合、小容量の装置となるため、スイッチング素子の個数が削減できる効果の方が大きく、トータル的に低コストのインバータ装置を実現できるものとなる。
【００９２】
直流機と同様の特性が必要な電動機については、回転子の位置検知を行うため、例えばホールＩＣや光学式などによる位置検知手段を設け、回転子位置によって制御回路１０９から各スイッチング素子をオンオフさせる構成にすることもできる。
【００９３】
また、インダクションモータあるいはヒステリシスモータとした場合には、複数の電動機を同時に駆動することも比較的容易に実現することもできるものとなる。
【００９４】
また、相数については、実施例１の場合にはすべて３相としているが、特に３相に限定されるものというわけでもなく、２相、４相、５相…などであってもよい。
【００９５】
なお、実施例１では、各電動機の巻線の共通端子を第１のダイオードのカソード端子に接続した請求項３の構成としているが、請求項１と請求項３は独立であり、請求項１と請求項４を組み合わせることもできる。
【００９６】
同様に請求項２と請求項３を組み合わせて実施してもかまわない。
また、請求項１と請求項２については、いずれも巻線の共通端子を設けることは限定していないことから、共通端子を設けない構成、例えば図２において、巻線９４・９８・１０２の３つを３相になるようにして例えば第２の電動機を構成させるというようなものであってもよく、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子のマトリクス状になるように各巻線を接続することによって、スイッチング素子数が少なく、かつ複数の電動機を切り換えて駆動できるインバータ装置が実現できることから、やはり食器洗い乾燥機の小形・低コストができるものとなり、本願の範疇となるものである。
【００９７】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、特に第１の電動機と、第２の電動機と、第３の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと、前記第３の電動機に接続した排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出する構成としたことにより、複数の電動機を有するインバータ装置をスイッチング素子数の少ない簡単な構成とし、小形・低コスト化を実現するものである。
【００９８】
また請求項２に記載した発明は、特に第１の電動機と、第２の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出する構成としたことにより、電動機数を削減しつつ、やはり複数の電動機を有するインバータ装置をスイッチング素子数の少ない簡単な構成とし、さらに小形・低コスト化を実現するものである。
【００９９】
また請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２記載の食器洗い乾燥機において、前記各電動機は、前記各巻線の一方の端子を共通に接続し、その端子を前記第１のダイオードのカソード端子に接続し、前記各巻線の他の端子は、前記第３のダイオードを通して異なった第２のダイオードのアノード端子に接続した構成としたことにより、やはり複数の電動機を有するインバータ装置をスイッチング素子数の少ない簡単な構成とし、また共通端子を設けることにより各電動機の接続を行う線数を少なくし、小形・低コスト化を実現するものである。
【０１００】
また請求項４に記載した発明は、請求項１または請求項２記載の食器洗い乾燥機において、前記各電動機は、前記各巻線の一方の端子を共通に接続し、その端子を前記第２のダイオードのアノード端子に接続し、前記各巻線の他の端子は、前記第３のダイオードを通して異なった第１のダイオードのカソード端子に接続した構成としたことにより、やはり複数の電動機を有するインバータ装置をスイッチング素子数の少ない簡単な構成とし、また共通端子を設けることにより各電動機の接続を行う線数を少なくし、小形・低コスト化を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における食器洗い乾燥機の構成図
【図２】同食器洗い乾燥機のインバータ装置の回路図
【図３】同食器洗い乾燥機の第２の電動機の構成図
【図４】同食器洗い乾燥機の第２の電動機の巻線の結線図
【図５】同食器洗い乾燥機の動作波形図
【図６】実施例２における食器洗い乾燥機の構成図
【図７】同食器洗い乾燥機のインバータ装置の回路図
【図８】同食器洗い乾燥機の第２の電動機の構成図
【図９】同食器洗い乾燥機の第２の電動機の巻線の結線図
【図１０】同食器洗い乾燥機の動作波形図
【図１１】従来の技術における食器洗い乾燥機の構成図
【符号の説明】
２０ 第１の電動機
２１ 第２の電動機
２２ 第３の電動機
５５ 直流電源
５９・６０・６１ 第１のスイッチング素子
６３・６４・６５ 第２のスイッチング素子
６６・６７・６８ 第１のダイオード
７０・７１・７２ 第２のダイオード
７４・７５・７６・７７・７８・７９・８０・８１・８２ 第３のダイオード
２４ 制御回路
９４・９５・９６・９７・９８・９９・１００・１０１・１０２ 巻線
２３ インバータ装置
５ 送風ファン
６ 洗浄ポンプ
７ 排水ポンプ
２８ 第２の電動機
２００・２０１・２０２ 第１のスイッチング素子
２０３・２０４ 第２のスイッチング素子
２０５・２０６・２０７ 第１のダイオード
２０８・２０９ 第２のダイオード
２１１・２１２・２１３・２１４・２１５・２１６ 第３のダイオード
３０ 制御回路
２１７・２１８・２１９・２２０・２２１・２２２ 巻線
２９ インバータ装置
Claims (4)
- 第１の電動機と、第２の電動機と、第３の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと、前記第３の電動機に接続した排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出する食器洗い乾燥機。
- 第１の電動機と、第２の電動機と、直流電源と、複数の第１のスイッチング素子と、複数の第２のスイッチング素子と、複数の第１のダイオードと、複数の第２のダイオードと、複数の第３のダイオードと、制御回路を有し、前記各電動機は、それぞれ複数の巻線を有し、前記第１のダイオードのアノード端子は前記直流電源の低電位側端子に接続し、前記第１のスイッチング素子は前記第１のダイオードのカソード端子と前記直流電源の高電位側端子の間に接続し、前記第２のダイオードのカソード端子は前記直流電源の高電位側端子に接続し、前記第２のスイッチング素子は前記第２のダイオードのアノード端子と前記直流電源の低電位側端子の間に接続し、前記第３のダイオードと前記巻線の直列回路は、前記第１のスイッチング素子と前記第１のダイオードの接続点と前記第２のスイッチング素子と前記第２のダイオードの接続点の間に接続したインバータ装置と、前記第１の電動機に接続した送風ファンと、前記第２の電動機に接続した洗浄ポンプと排水ポンプを有し、前記送風ファンは乾燥時に動作し、前記洗浄ポンプは洗浄時に庫内の水を循環させ、前記排水ポンプは排水時に庫外に水を排出する食器洗い乾燥機。
- 電動機は、前記各巻線の一方の端子を共通に接続し、その端子を前記第１のダイオードのカソード端子に接続し、前記各巻線の他の端子は、前記第３のダイオードを通して異なった第２のダイオードのアノード端子に接続した請求項１または請求項２記載の食器洗い乾燥機。
- 電動機は、前記各巻線の一方の端子を共通に接続し、その端子を前記第２のダイオードのアノード端子に接続し、前記各巻線の他の端子は、前記第３のダイオードを通して異なった第１のダイオードのカソード端子に接続した請求項１または請求項２記載の食器洗い乾燥機。
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