JP4595844B2 - 電気洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、交流電源を遮断可能なスイッチを介して接続する電気洗濯機に関するものである。

従来、この種の電気洗濯機は、遮断可能なスイッチを使用者が押し込むことにより、爪がかかってメカニカルラッチ状態となり、使用者が指を離しても接点が閉じたままの状態に保たれ、交流電源からは遮断可能なスイッチを通じて電源回路に電源が供給され、電源回路の出力から直流電圧が出力され、この直流電圧は例えばマイクロコンピュータなどを有する制御回路に供給される（例えば、特許文献１参照）。

また、同時に双方向性サイリスタによって電動機、給水弁、排水弁、クラッチなどの負荷をオンオフする回路にも交流電源の出力電圧が供給される。

また、洗濯動作の進行に応じて、制御回路により各負荷に直列に接続された双方向性サイリスタを順次オンオフし、所定のコースを終了した時点で、遮断可能なスイッチに内蔵されたコイルに交流電流を供給する。そして、メカニカルラッチ状態にあった遮断可能なスイッチは、爪がコイルの電流供給によって外され、よって遮断可能なスイッチは、やはり遮断可能なスイッチに内蔵されたばねの反発力により、使用者によって押される前の位置まで復帰し、同時に接点はオフの状態とされる。

こうして、遮断可能なスイッチがオフされると、装置は完全に交流電源から切り離された状態となり、よって待機時の消費電力がほぼ完全に零となるものとなっていた。
特開昭６３−１７４６９４号公報

しかしながら、このような従来の電気洗濯機においては、遮断可能なスイッチが、メカニカルラッチを行い、またコイル、爪、ばねなどの機構部品を多数内蔵した複雑な構成となり、また交流電源から装置に供給される電流に合わせた接点の電流容量が必要であることなどにより、コストが高くなり、また形状も大きくなることから、電気洗濯機への実装面においても、設けられる場所が限定されるという傾向があり、そのためデザイン面や使い勝手の面でも劣るものとなるという問題を有していた。

また、近年、インダクションモータに代わり、より速度制御性に優れ、また省エネルギー性に優れ、また５０Ｈｚと６０Ｈｚというような複数の電源周波数にも対応が可能となるインバータ装置を有する構成とすることにより、より高品位な電気洗濯機が実現したいというニーズがあり、特に省エネルギーが注目されている今日において、その傾向は急速に拡大してきている。

しかしながら、一般的に電動機に可変周波数の交流の電力を供給して駆動するインバータ装置を、例えば１００Ｖ５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの商用電源と呼ばれる交流電源から入力電力を供給させる構成とした場合には、交流電源を一旦電圧リプルが小さい直流電圧に変換し、その出力が例えばインバータの構成として一般的に使用されるような３相６石のトランジスタで構成されたインバータに入力されるようなブロック構成をとることになり、その場合には、インバータを安定に動作させるために、直流電圧は例えば電解コンデンサなどの大きな静電容量（大容量）を有するコンデンサを有する回路構成となる。

その上で、遮断可能なスイッチにより、メカニカルラッチ動作を行わせてインバータなどに電源を供給し、動作終了後にメカニカルラッチを外して、待機時の装置の消費電力をほぼ完全に零の状態とする場合、装置の電源を入れる際には、大容量のコンデンサを遮断可能なスイッチの接点を通じて、瞬間的に充電することになり、極めて大きなインラッシュ電流が遮断可能なスイッチに流れ込むことになる。

したがって、遮断可能なスイッチの接点の劣化が問題となり、それを解決しようとすると、特に接点の接触子の大きさを非常に大きなものとする必要があることから、装置のコストが非常に高くなり、また形状も大となり、同時に例えば整流回路などの構成部品に対しても、インラッシュ電流に対する信頼性を確保するため電流定格を非常に高いものとすることが必要となることから、これもまたコストが高くなり、形状も大となる要素になるという問題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、電源入りスイッチおよびリレーに流れるインラッシュ電流の影響を低減することで、小形、低コストのリレーの使用を可能とし、それによってデザイン性や使い勝手を向上し、待機時の消費電力をほぼ完全に零にできるように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、電源入りスイッチをオンされたとき、交流電源から負荷と電源回路に電源が供給され、制御回路は、電源回路から供給される電圧が所定値以上になるとマイクロコンピュータが動作を開始し、位相検出回路からの交流電源位相信号が反転するまでの時間を前記マイクロコンピュータがカウントして、カウントした値が偶数か奇数かで前記リレーの出力接点をオンする交流電源位相を決定して駆動することにより、その後電源入りスイッチがオフとなってもリレーの週Ｔ力接点を引き続きオンにし、負荷と電源回路に電源を供給するようにした電気洗濯機である。

これにより、電源入りスイッチおよびリレー接点に流れるインラッシュ電流の位相が正側または負側に固定されることなく、このインラッシュ電流の影響を低減することで、小形、低コストのリレーの使用を可能とし、それによってデザイン性や使い勝手を向上し、待機時の消費電力をほぼ完全に零にできるようにすることができる。

本発明の電気洗濯機は、電源入りスイッチおよびリレーに流れるインラッシュ電流の影響を低減することで、小形、低コストのリレーの使用を可能とし、それによってデザイン性や使い勝手を向上し、待機時の消費電力をほぼ完全に零にできるようにすることことができる。

第１の発明は、交流電源と、駆動コイルに電流を供給することにより出力接点がオンとなるリレーと、電源入りスイッチを有し前記リレーの出力接点に並列接続した起動回路と、マイクロコンピュータを有し前記リレーをオンオフさせる制御回路と、前記制御回路に直流電圧を供給する電源回路と、前記交流電源の電圧位相を検出する位相検出回路と、電動機などの負荷とを備え、前記電源入りスイッチをオンされたとき、前記交流電源から前記負荷と前記電源回路に電源が供給され、前記制御回路は、前記電源回路から供給される電圧が所定値以上になると前記マイクロコンピュータが動作を開始し、前記位相検出回路からの交流電源位相信号が反転するまでの時間を前記マイクロコンピュータがカウントして、カウントした値が偶数か奇数かで前記リレーの出力接点をオンする交流電源位相を決定して駆動することにより、その後前記電源入りスイッチがオフとなっても前記リレーの出力接点を引き続きオンにし、前記負荷と前記電源回路に電源を供給するように構成したことにより、前記リレーの出力接点がオンする際のインラッシュ電流の位相が正側および負側にランダムに決定され、リレーの接点片減りを防止して接点寿命を長くするとともに、電流定格値が小さく、小形、低コストのリレーを使用し、それによってデザイン性や使い勝手を向上することができ、待機状態での消費電力をほぼ完全に零とすることができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、制御回路は、前記位相検出回路からの交流電源位相信号が反転してから所定時間後に前記リレーの駆動コイルに電源を供給して、前記リレーの出力接点が前記交流電源のゼロ位相付近でオンするようにしたことにより、比較的簡単な構成で、リレーの出力接点を通して流れ込むインラッシュ電流値をきわめて小さな値に抑えることができることから、リレーの電流定格、特に接点のターンオン時のチャタリングまたはバウンシングなどと呼ばれる現象が起こる場合の接点への過電流の通電による品質劣化を十分に防止することができる。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、負荷は、整流器とコンデンサを有する整流平滑回路と、前記整流平滑回路から直流電圧を受けるインバータと、前記インバータの出力に接続された電動機とを有し、電源回路は前記コンデンサから直流電圧が供給されるスイッチング電源により構成し、起動回路は電源入りスイッチと抵抗の直列回路で構成したことにより、コンデンサによるインバータの入力直流電圧のリプル電圧を低減して、動作を安定化することができるとともに、電源投入時に電源入りスイッチおよびリレーに流れるインラッシュ電流を低減することができ、さらに、待機時の消費電力をほぼ完全に零にすることができる。

さらに、インバータに入力される直流電圧を安定にして、インバータの動作を安定に保つことができるように、コンデンサの静電容量を大きな値とした場合にあっても、電源入りスイッチをオンした時に抵抗を通じてコンデンサに充電電流が流れるので、電源入りスイッチに流れる電流は小さな値に抑えることが可能となり、電源入りスイッチに要求される電流定格が小さくても十分な信頼性が確保することができることから、電源入りスイッチが小形、低コストとすることができる。

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。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。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に示すように、交流電源１は、１００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電源であり、リレー２は、駆動コイル３に駆動電流を供給することにより出力接点がオンとなるもので、制御回路４によりオンオフさせる。このリレー２の出力接点に起動回路５を並列接続している。電源回路６は制御回路４に直流電圧を供給する。７は位相検出回路であり、８は負荷である。

制御回路４は、マイクロコンピュータ９、リセットＩＣ１０、電源切りスイッチ１１、スタートスイッチ１２、リレー２の駆動コイル３に駆動電流を供給するＮＰＮ形のトランジスタ１３、およびダイオード１４を有している。ここで、ダイオード１４は、トランジスタ１３がオン状態からオフの状態へと変化した瞬間に、駆動コイル３のインダクタンスの影響により、トランジスタ１３のコレクタ、エミッタ間に高電圧が印加されるのを防止するものである。

また、起動回路５は電源入りスイッチ１５を有しており、電源入りスイッチ１５とリレー２の出力接点の内の少なくとも一方がオンしている場合には、交流電源１から負荷８と電源回路６にＡＣ１００Ｖの電源が供給され、同時に位相検出回路７にも交流電源１からＡＣ１００Ｖ入力がなされて通電信号を出力する。

負荷８は、本実施の形態では、４極のコンデンサラン形の誘導電動機１６と、電動機１６に接続した進相用コンデンサ１７と、排水弁１８、給水弁１９を備えている。排水弁１８と給水弁１９は、ＡＣ１００Ｖの電源を供給することにより、バルブを開いた状態とすることができるものを使用している。

負荷駆動回路２０は、負荷８の各構成要素への電源供給を制御回路４のマイクロコンピュータ９からオンオフ制御するものであり、各双方向性サイリスタのゲートから駆動電流を引き抜いてオンさせるための抵抗２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、双方向性サイリスタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、ＮＰＮ形のトランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、各トランジスタのベース電流を供給する抵抗２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄによって構成しており、マイクロコンピュータ９から約５Ｖのハイ信号が出力された場合には、それに接続されたトランジスタおよび双方向性サイリスタがオン状態となり、交流電源１からのＡＣ１００Ｖが供給されるよう構成している。

電動機１６は、運転状態においては、マイクロコンピュータ９からの出力端子ａ、ｂの内の一方がハイとなり、それによって双方向性サイリスタ２２ａ、２２ｂの一方がオンすると、回転磁界が発生して一方向にトルクが発生するもので、ａとｂのどちらをハイに上げるかによって、電動機１６の回転方向を左右に変えることができる。

電源回路６は、電源トランス２５、４本のシリコンダイオードをブリッジ接続した全波の整流器２６、その出力に接続され電圧リプルを低減させるための電解コンデンサ２７、さらにコンデンサ２７によって平滑された直流電圧から安定な直流を得るための抵抗２８、定電圧ダイオード２９、トランジスタ３０、電解コンデンサ３１を設けている。

また、制御回路４は、電源回路６から供給される電圧が３．３Ｖ以上の場合に、リセットＩＣ１０の作用により、マイクロコンピュータ９に対してリセット解除がなされる構成となっており、その直後から、動作が可能となる。

位相検出回路７は、２２ｋΩの抵抗３２、ダイオード４本を全波整流ブリッジ接続して構成した整流器３３、整流器３３の出力に接続したフォトカプラ３４、その出力側から接続された抵抗３５、３６とそれによって駆動されるＰＮＰ形のトランジスタ３７、トランジスタ３７のコレクタからＧＮＤ間に接続した抵抗３８とノイズ防止用の０．０１μＦのコンデンサ３９で構成している。

図２は、リセットＩＣ１０の特性を示したものであり、電源回路６からの出力電圧Ｖｃｃに対して、マイクロコンピュータ９のリセット端子ＲＥＳに出力される電圧Ｖｒｅｓｅｔの値は、Ｖｃｃ＜３．３Ｖの領域においては、ほぼ零Ｖであるが、Ｖｃｃ＞３．３Ｖの条件下では、ほぼＶｒｅｓｅｔ＝Ｖｃｃとなる。

マイクロコンピュータ９は、リセット端子ＲＥＳにローが印加されている状態においては、動作を停止した状態となっていて、同端子がハイ、すなわち電源回路６から供給される電圧に対して半分以上の値である状態となった場合に、動作を開始するものであることから、制御回路４は、電源回路６からの供給電圧が所定値である３．３Ｖ以上の場合に動作が可能となる。

図３は、位相検出回路７の動作波形図を示しており、（ａ）は交流電源１の出力電圧、（ｂ）は位相検出回路７の出力電圧Ｖｄｅｔの波形を示している。

すなわち、位相検出回路７は、電源入りスイッチ１５がオンの状態では、交流電源１の電圧位相が正側の時はフォトカプラ３４の入力（発光ダイオードの電流）は、フォトカプラ３４を経て、トランジスタ３７をオンさせることによりハイの出力をマイクロコンピュータ９に出力し、交流電源１の電圧位相が負側の時はローが出力されることになるため、結果的には電源位相信号として、（ｂ）に見られるような交流電源１と同期した正負の矩形波信号が出力される。

図４は、マイクロコンピュータ９のフローチャートを示している。

図４において、電源回路６の出力電圧Ｖｃｃが３．３Ｖ以上となると、リセットＩＣ１０の作用により、ステップ２００で動作を開始する。

そして、まずマイクロコンピュータ９は、ステップ２０１でイニシャライズし、ここで内蔵されたメモリやレジスタ、フラグなどの初期化などを行う。その直後に、ステップ２０２で内部タイマを０．０１ｍｓで１カウントとしてスタートする。そして、ステップ２０３〜２０４で位相検出回路７からの信号が反転するまで内部タイマをカウントさせる。次にステップ２０５〜２０７で内部タイマのカウントを読み出し、偶数であればリレー２を正側の位相でオンし、逆に奇数であればリレー２を負側の位相でオンさせる。

なお、実際にはマイクロコンピュータ９の出力ポートの電流容量が、駆動コイル３に必要となる電流値よりも小さいため、出力ポートからトランジスタ１３を働かせることにより駆動コイル３に電流を流している。

ステップ２１３では、後述するフラグの有無の検知をしているが、初回においては前述のフラグの初期化により、ステップ２０８に進む。

ステップ２０８のキー入力スキャンでは、電源切りスイッチ１１、スタートスイッチ１２が接続されている入力ポートの値を読み込む動作を行い、前述の如くマイクロコンピュータ９は、構成部品の点数削減のため、リレー２の駆動の制御と負荷駆動回路２０への信号出力の両方を行うことから、電源切りスイッチ１１、スタートスイッチ１２の状態は、いずれもマイクロコンピュータ９に接続し、読み込ませている。

ステップ２０９でキー入力の判断がなされ、いずれかのキーが押されてスイッチがオンしているならばステップ２１０へ進み、またいずれのスイッチも押されておらず従ってすべてのスイッチがオフとなっているならばステップ２１３へ戻る。

ステップ２１０でスタートスイッチ１２が押されてオンとなった場合には、ステップ２１１へ進み駆動スタートを実行し、そうでない場合には、ステップ２１２へ進む。ここで、ステップ２１１では、電気洗濯機としての負荷を順次駆動する。つまり、洗濯、すすぎ、脱水にいたるシーケンスを順次動作する。したがって、マイクロコンピュータ９のａ、ｂ、ｃ、ｄの各出力端子に順番に信号を出力していくことにより、電気洗濯機としての動作をさせる。

本実施の形態においては、いわゆるフラグ処理を行っていることから、一度ステップ２１１を通過させると、負荷駆動回路２０として必要な上記の動作は、フラグを検知したルーチン側で対応が可能である。このため、一度ステップ２１１を通した後、ステップ２０９〜ステップ２１２までのループ処理を行い、キーの入力を受け付けている状態に保っていても、洗濯〜脱水のコースは順序よく実行される。

ステップ２１２においては、電源切りスイッチ１１が押されていてオン状態となっていた場合には、ステップ２１４へ進み、電源リレー２や負荷駆動回路２０等全ての負荷をオフして運転を終了する。

電気洗濯機としてのシーケンスが完了した場合には、終了フラグがハイとなり、ステップ２１３からステップ２１４へ進み、電源リレー２や負荷駆動回路２０等全ての負荷をオフして運転を終了する。

以上の構成において、本実施の形態の電気洗濯機の動作について説明する。

まず、電源入りスイッチ１５をオンした際の動作について説明する。図５は、交流電源１を５０Ｈｚで接続している状態で、電源入りスイッチ１５をオンした場合の各部の動作波形図を示したもので、（ａ）は電源入りスイッチ１５のオンオフ状態、（ｂ）は電源回路６の出力電圧Ｖｃｃ、（ｃ）はリセットＩＣ１０の出力電圧Ｖｒｅｓｅｔ、（ｄ）は位相検出回路７の出力電圧Ｖｄｅｔ波形、（ｅ）はリレー２の駆動コイル３に印加される電圧Ｖｒｌｙ、（ｆ）はリレー２の出力接点のオンオフ状態を示している。

図５においては、（ａ）に示すように、時刻ｔ０で電源入りスイッチ１５が使用者によって操作されて、モーメンタリスイッチがオンとなり、オン状態が１００ｍｓ間続いた後使用者が手を離し、オフとしている。

時刻ｔ０で電源入りスイッチ１５がオンされると、電源回路６の電源トランス２５の１次側にＡＣ１００Ｖが印加され、２次側に接続されたコンデンサ２７が充電されるので、（ｂ）に見られるようにＶｃｃ電圧の上昇が始まり、時刻ｔ１で３．３Ｖに達すると、（ｃ）に示すように、リセットＩＣ１０の作用により、マイクロコンピュータ９のＲＥＳ端子の電圧がほぼ零Ｖ状態からハイ（ほぼＶｃｃに近い値）の状態にまで立ち上がり、マイクロコンピュータ９の動作が開始される。すなわち図４に示したフローチャートのステップ２００からの動作が始められる。マイクロコンピュータ９は、図４のステップ２０１でイニシャライズした後、内部タイマ０．０１ｍｓで１カウントとしてスタートする。そして、（ｄ）に示す位相検出回路７からの信号が反転するｔ２までの時間、つまり７．４５ｍｓを内部タイマでカウントさせる。次にこの内部タイマのカウントを読み出し、結果が７４５となり奇数であるので、リレー２の駆動コイル３を負側の位相ｔ３でオンさせる。実際には駆動コイル３に電源を供給してリレー出力接点がオンするまでは機械的な遅れ時間が発生するので、リレー出力接点はｔ３からさらに４ｍｓ遅れてｔ４時点でオンする。

この時の電源入りスイッチ１５は人が操作するものであり、電源入りスイッチ１５がオンされるタイミングは交流電源の位相とは関係がない。よって、内部タイマのカウント単位としては交流電源の周波数より充分小さい単位でカウントする必要はあるものの、電源入りスイッチ１５を操作する毎に、リレー２の出力接点がオンする電源位相は正側にも負側にもランダムに実施されることとなる。

したがって、リレー２の出力接点が閉じる際の電流が片側の位相に固定されることなく、リレーの接点片減りを防止して接点寿命を長くするとともに、結果的に電流定格値が小さく、小形、低コストのリレーを使用し、それによってデザイン性や使い勝手を向上することができ、待機状態での消費電力をほぼ完全に零とすることができる。

（実施の形態２）
本発明は、位相検出回路からの交流電源位相信号が反転してから所定時間後に前記リレーの駆動コイルに電源を供給して、前記リレーの出力接点が前記交流電源のゼロ位相付近でオンするように前記所定時間を設定したものである。他の構成は上記実施の形態１と同じであり、詳細な説明は省略する。

以上のように構成した電気洗濯機について、その動作を説明する。図６はマイクロコンピュータ９のフローチャートを示している。

図６において、電源回路６の出力電圧Ｖｃｃが３．３Ｖ以上となると、リセットＩＣ１０の作用により、ステップ２００で動作を開始する。

そして、まずマイクロコンピュータ９は、ステップ２０１でイニシャライズし、ここで内蔵されたメモリやレジスタ、フラグなどの初期化などを行う。そして、ステップ２０２で位相検出回路７からの信号が反転するのを待機し、この信号の反転を検出するとステップ２０３に進み、あらかじめ設定された所定時間Ｔをステップ２０４でカウントダウンし、その値が０になると、ステップ２０５でリレー２の駆動コイル３に電源を供給する。

以上の構成において、本実施の形態の電気洗濯機の動作について説明する。

まず、電源入りスイッチ１５をオンした際の動作について説明する。図７は、交流電源１を５０Ｈｚで接続している状態で、電源入りスイッチ１５をオンした場合の各部の動作波形図を示したもので、（ａ）は電源入りスイッチ１５のオンオフ状態、（ｂ）は電源回路６の出力電圧Ｖｃｃ、（ｃ）はリセットＩＣ１０の出力電圧、（ｄ）は位相検出回路７の出力電圧Ｖｄｅｔ波形、（ｅ）はリレー２の駆動コイル３に印加される電圧Ｖｒｌｙ、（ｆ）はリレー２の出力接点のオンオフ状態を示している。

図７においては、（ａ）に示すように、時刻ｔ０で電源入りスイッチ１５が使用者によって操作されて、モーメンタリスイッチがオンとなり、オン状態が１００ｍｓ間続いた後使用者が手を離し、オフとしている。

時刻ｔ０で電源入りスイッチ１５がオンされると、電源回路６の電源トランス２５の１次側にＡＣ１００Ｖが印加され、２次側に接続されたコンデンサ２７が充電されるので、（ｂ）に見られるようにＶｃｃ電圧の上昇が始まり、時刻ｔ１で３．３Ｖに達すると、（ｃ）に示すように、リセットＩＣ１０の作用により、マイクロコンピュータ９のＲＥＳ端子の電圧がほぼ零Ｖ状態からハイ（ほぼＶｃｃに近い値）の状態にまで立ち上がり、マイクロコンピュータ９の動作が開始される。マイクロコンピュータ９は、状態をイニシャライズした後、位相検出回路７からの信号（ｄ）が反転を検出する時刻ｔ２より所定時間Ｔ＝６ｍｓをカウントダウンした後、時刻ｔ３でリレー２の駆動コイル３に電源を供給する。実際には駆動コイル３に電源を供給してからリレー出力接点がオンするまでの機械的な遅れ時間Ｔ１＝４ｍｓ後の時刻ｔ４でリレー接点出力がオン状態となる。つまり、マイクロコンピュータ９が位相検出回路７からの信号が反転を検出してからＴ＋Ｔ１＝６ｍｓ＋４ｍｓ＝１０ｍｓ後つまり前記交流電源のゼロ位相付近でリレー出力接点がオンさせている。

ここで所定時間Ｔは、交流電源１の半周期時間１０ｍｓとリレー２の駆動コイル３への電源供給からリレー出力接点動作の遅れ時間４ｍｓの差分である６ｍｓを設定することにより、リレー２のリレー出力接点を交流電源のゼロ位相付近でオンさせている。よって、比較的簡単な構成で、リレーの出力接点を通して流れ込むインラッシュ電流値をきわめて小さな値に抑えることができることから、リレーの電流定格、特に接点のターンオン時のチャタリングまたはバウンシングなどと呼ばれる現象が起こる場合の接点への過電流の通電による品質劣化を十分に防止することができる。

当然ながら、この所定時間Ｔの設定は交流電源１の周波数にも影響される為、駆動コイル３へ電流を印加する前に、位相検出回路７からの信号により交流電源１の周波数を確認して、所定時間Ｔを補正すれば交流電源１の周波数に関係なく前記交流電源のゼロ位相付近でリレー出力接点がオンさせることができる。

また、駆動コイル３に電源を供給してからリレー出力接点がオンするまでの機械的な遅れ時間Ｔ１はリレーの品種によっても若干異なる為、使用するリレーの遅れ時間に合わせて所定時間Ｔを設定する必要があるが、実際にリレー２を駆動した際の遅れ時間Ｔ１を記憶しておき、次回リレー２を駆動する際に前回の遅れ時間Ｔ１を読み込んで所定時間Ｔを補正するように毎回修正すれば、様々な外乱に左右されずに前記交流電源のゼロ位相付近でリレー出力接点がオンさせることができる。

（実施の形態３）
図８に示すように、整流平滑回路４０は、交流電源１に接続し、直流出力に３相出力するインバータ４１を接続し、インバータ４１の出力に３相入力仕様の電動機４２を接続している。整流平滑回路４０はダイオード４３、４４、４５、４６をブリッジに接続した整流器４７、５６０μＦの電解コンデンサ４８、４９を設けている。

また、チョークコイル５０を有しており、これは珪素鋼板を積層した鉄心で構成した磁路の一部に空隙（ギャップ）を設け、これにエナメル銅線を巻いて構成し６ｍＨのインダクタンスを持たせたものであり、装置の定常動作条件となる交流電源１からの入力電力が４００Ｗとなる最大入力パワー状態においても、鉄心内の磁束密度も約１．４Ｔ以下に抑えられるように、巻線のターン数と、ギャップ長を設定している。

整流器４７は、入力された交流を直流に変換するものであり、その構成要素であるダイオード４３、４４、４５、４６は、いずれもシリコンダイオードで実現している。コンデンサ４８、４９は、インバータ４１の入力の直流電圧をリプル成分の小さいものとするものであり、インバータ４１の入力電圧をリプル電圧の小さい直流とすることにより、電動機４２に加えられる電圧、電流のリプル成分を抑え、それによって電動機４２およびインバータ４１の効率を高くし、インバータ４１の動作周波数と交流電源１の周波数の干渉による騒音の発生を抑えるという作用も持っている。

また、チョークコイル５０は、定常状態でのインバータ４１の動作時において、インバータ４１にリプル分の小さい直流電圧を供給しようとする際に、交流電源１のピーク電圧付近の位相で、コンデンサ４８、４９への充電電流が流れ込むことにより、ピーク電流値が大となることを防止し、交流電源１からの電源高調波（特に３次、５次など）を低減する。

ただし、本実施の形態においては、チョークコイル５０は、上述の目的以外にも後述するように、リレー２の出力接点がオンとなった直後のコンデンサ４８、４９へのインラッシュ電流を低減させるという役割を果たすものであり、特にリレー２の出力接点がオンされる際の条件として、既にコンデンサ４８、４９の充電が進んでいることから、インラッシュ電流値はチョークコイル５０のインダクタンスが有効な作用によって、効果的に低減することができる。

また、リレー２の出力接点は交流電源１からコンデンサ４８、４９に至る経路の間に接続されており、起動回路５１は押しボタン式の一般にモーメンタリスイッチと呼ばれる電源入りスイッチ１５と６８Ω５Ｗ定格の抵抗５２の直列回路によって構成し、起動回路５１はリレー２の出力接点間に並列に接続している。

制御回路５３は、電源入りスイッチ１５が押されてオンされた場合には、交流電源１から起動回路５１を通じて電源が供給されると同時に、コンデンサ４８、４９にも整流平滑回路４０を通じて充電電流が供給され、制御回路５３はリレー２の出力接点をオンすることにより、交流電源１からリレー２の出力接点、および整流平滑回路４０を通じて電源が供給される。

従って、その後ボタンから手を離して電源入りスイッチ１５がオフとなっても、制御回路５３は、リレー２の出力接点を引き続きオンさせることにより、インバータ４１にも整流平滑回路４０を経て直流の電力が供給される。

特に、制御回路５３は、コンデンサ４９から約１４０Ｖの直流電圧を供給されて動作するスイッチング電源５４を有しており、スイッチング電源５４から直流の１５．７Ｖの電圧が供給されて、リレー２の駆動コイル３に３０ｍＡの直流電流を通ずることによりオン動作をさせるものとなっている。

位相検出回路５５は、ダイオード５６、５７を使用しているが、動作的および波形的には上記実施の形態１と変わりはない。

直流電圧検知回路５８は、１００ｋΩの抵抗５９、１ｋΩの抵抗６０、０．０１μＦのコンデンサ６１によって構成し、コンデンサ４８、４９の直列回路の両端の電圧Ｖｃ２を１／１０１に分圧して、マイクロコンピュータ９のＡＤ入力端子に出力している。ここで、ＡＤ入力端子は、入力されたアナログ電圧を内蔵のアナログ／デジタル変換回路によってデジタル値に変換する作用を持った入力端子である。

なお、本実施の形態の電気洗濯機は、排水弁１８、給水弁１９を有しており、これらはいずれもＡＣ１００Ｖを印加することにより、動作するものを使用している。

そして、排水弁１８と給水弁１９は、それぞれフォトサイリスタ６２、６３を直列に接続した上で、整流器４７の入力端子間に接続し、フォトサイリスタ６２、６３は、いずれも負荷駆動回路６４によってオンオフ制御され、また負荷駆動回路６４は、スイッチング電源５４から直流電源を供給している。

また、制御回路５３には、モーメンタリスイッチによって構成した電源切りスイッチ１１を接続し、装置の動作中に使用者が電源切りスイッチ１１を押してオンとすることにより、後述のマイクロコンピュータ９の作用によって装置の動作を中断させ、リレー２によって交流電源１が切り離された状態とし、その後のインバータ装置の消費電力、すなわち待機電力の値をほぼ完全に零の状態とするために設けている。

また、電源入りスイッチ１５は、オフしている状態で、その両端間に１００Ｖの交流電圧が印加されるのに対し、電源切りスイッチ１１は例えば５Ｖの電源からマイクロコンピュータなどに信号を与えるものであり、オン時の電流についても、１０ｍＡ程度で済むものであることから、電源入りスイッチ１５よりもさらに、低電圧、小電流の仕様で十分実現することができ、よって極めて小形、低コストのスイッチを使用し、装置の小形化、低コスト化を実現している。

図９は、スイッチング電源５４の詳細な回路図を示したものであり、入力端子はａ端子とｄ端子間となっており、この間にはコンデンサ４９からの直流電圧として１４０Ｖが入力される。また、ｂ端子とｃ端子はいずれもスイッチング電源５４の出力端子であり、ｂ端子とｄ端子間には１５．７Ｖの直流電圧が出力され、またｃ端子とｄ端子間には５Ｖの安定化された直流電圧が出力され、制御回路５３に用いているマイクロコンピュータ９などに電源供給を行う。

バイパスコンデンサ６５は、０．０３３μＦの静電容量を有するメタライズド、ポリエステルコンデンサであり、入力の直流電圧のノイズ防止とサージ電圧の吸収用として直流の入力端子間に挿入され、より高周波におけるインピーダンスの低下を行わせる。高周波トランス６５は、フェライトによって構成したコアで磁路を形成するとともに、その磁路の一部にギャップを設け、そのまわりに各コイルを巻いて構成している。

スイッチング電源制御ＩＣ６６は、ｆ端子とＧＮＤ間に内蔵しているスイッチング素子を、１００ｋＨｚのほぼ一定した周波数でオンオフさせ、かつスイッチング素子のオン期間の比率は、ｅ端子とＧＮＤ間の電圧がほぼ一定値（６Ｖ）となるようにフィードバック制御する。また、同時にｆ端子に流入する電流により、本ＩＣ内部の回路電源も供給する。

ファストリカバリダイオード６７、６８、６９は、高周波トランス６５の２次側から１００ｋＨｚの高周波を整流するもので、定電圧ダイオード７０は、ｂ端子からの出力電圧が１５．７Ｖの状態において、スイッチング電源制御ＩＣ６６のｅ端子の電位が一定電圧に等しくなるようにするために接続している。

電解コンデンサ７１はｅ端子に接続して上記フィードバック動作におけるｂ端子電圧の検知のリプルを抑えるために設けたものであり、電解コンデンサ７２には、ファストリカバリダイオード６９より、約７．５Ｖの整流出力（直流電圧）が供給される。

さらに三端子レギュレータ７３を設けていて、電解コンデンサ７１に得られる７．５Ｖの電源から安定化された直流電圧をｃ端子に出力する。電解コンデンサ７４は、三端子レギュレータ７３の寄生発振の防止、およびｃ端子に出力される５Ｖ電源の電圧安定性を向上させるために設けている。したがって、制御回路５３に用いられるマイクロコンピュータ９は、５Ｖ電源が非常に安定して供給される。

ファストリカバリダイオード７５は、スイッチング電源制御ＩＣ６６に内蔵されたスイッチング素子のターンオフ時において、ｆ端子に発生するサージ電圧を吸収させるために設けたもので、特に高周波トランス６５の１次コイルと２次コイル間の絶縁性能を良くするため、リーケージインダクタンスが大となっていても、それによって発生するターンオフ時のｆ端子への過電圧の印加を効果的に防止する。

すなわち、前記スイッチング素子のターンオフ時においては、ｆ端子からスナバコンデンサ７５とスナバ抵抗７６に電流が流れることにより、ｆ端子の電圧のピーク値は、おおよそａ端子に入力される電圧値１４０Ｖに対して２倍程度に抑えることができる。

図１０は、スイッチング電源５４の入出力特性を示しており、直流の入力電圧の値が約４０Ｖ以下の条件においては、スイッチング電源制御ＩＣ６６のｆ端子からの電流供給が不十分となり、発振動作が行われないことから、１００ｋＨｚのスイッチングは行われず、したがってｂ、ｃいずれの端子への出力電圧もほぼ零となる。

入力電圧が約４０Ｖとなると、ｆ端子からの電流によるスイッチング電源制御ＩＣ６６への電源供給が行われることから、１００ｋＨｚのほぼ一定の周波数のスイッチング動作（発振）が開始され、ｂとｃの出力端子には、それぞれ１５．７Ｖと５Ｖの電圧が出力される。

スイッチング電源制御ＩＣ６６は、スイッチング動作（発振）が開始されてから後は、ｅ端子からスイッチング電源制御ＩＣ６６の電源が供給されるように、電源入力の切り替えがなされるものを使用している。

ここで、ｃ端子については、特に三端子レギュレータ７３の動作により、より安定化された電圧が得られるが、ｂ端子については、スイッチング電源制御ＩＣ６６が内蔵スイッチング素子のオン時間をｅ端子の電位がほぼ一定値になるようにフィードバックするという作用により、これも入力電圧の変動の影響は、抑えられたものとなる。

つぎに、電動機４２は図１１に示すように構成している。図１１では、直径１７３ｍｍの固定子７７と直径１０８ｍｍの回転子７８によって構成しており、固定子７７は、厚さ０．５ｍｍの珪素鋼板を２０ｍｍの厚さに積層して構成した鉄心７９の幅１２ｍｍのティース（歯）部分に巻線８０ａ〜８０ｌを設けて構成しており、巻線８０ａ〜８０ｌは、各０．６ミリ径のエナメル線を１本持ちで、３００ターン巻いている。さらにホールＩＣ８１、８２、８３を設けている。

ホールＩＣ８１、８２、８３は、いずれも対向する永久磁石の表面がＳ極である場合にはハイを出力し、Ｎ極である場合にはローを出力するように構成している。

回転子７８は、磁路の一部であるバックヨークとして動作する厚さ３．２ｍｍの鉄板をプレスして製造したカップ状の鉄心８４と、この鉄心８４の表面に接着したパラレル配向のフェライト磁石を使用した永久磁石８５ａ〜８５ｈと、出力軸８６とを有している。永久磁石８５ａ、８５ｃ、８５ｅ、８５ｇは、外側にＮ極がくるように着磁がなされており、永久磁石８５ｂ、８５ｄ、８５ｆ、８５ｈは、外側にＳ極がくるように着磁がなされている。

図１２は、巻線８０ａ〜８０ｌの結線を示したものであり、図１２に示すように、４つずつの巻線を直列に接続することにより、電機子巻線８７、８８、８９を構成している。図１２において、各巻線の黒丸印は極性を示すものであり、各巻線の黒丸印がついている方から電流を流した場合に、各ティースの内側（回転子側）の面にＮ極が発生するように巻いている。

以上のようにして、電動機４２は、８極１２スロットの構成としているが、特にこの構成でなければ実現ができないというものではなく、他の極数、スロット数であってもよい。

本実施の形態では、電動機４２は、いわゆる直流ブラシレスモータとよばれる回転子に永久磁石を有し、３相の電機子巻線を固定子に施したものを使用し、一方、インバータ４１は、永久磁石の位置を例えばホールＩＣ等の磁気センサにより検知しながら、３相６石のＩＧＢＴのオンオフを一般に１２０度通電と称されるような方法にて、順次切り換えていくことにより、永久磁石の磁束に対する巻線電流の直交性がほぼ常時保つという動作を行わせ、直流モータと同様に電動機４２から回転パワーを取り出すものとなっている。

しかしながら、１２０度通電以外にも電動機４２に供給される電流の波形が、正弦波に近いものとなるように、インバータ４１の内部に存在するスイッチング素子をＰＷＭ制御するようなものであっても、さらに、特にこのような直流ブラシレスモータに限定されるものではなく、例えばかご形回転子を有するインダクションモータ、スイッチドリラクタンスモータ、ヒステリシスモータなどであってもよく、また３相にこだわるものでもなく、例えば２相などであってもよい。

また電動機４２は、例えば８極１２スロットの固定子を有する構成などでも良いが、これも特に限定するものではなく、極数、スロット数、コイルピッチ、短節係数、分布係数などは電動機の設計により、自由に決めることができるものである。

また、永久磁石をロータに使用した場合でも、その回転により発生する誘導起電力をインバータで検知することにより、ホールＩＣ等のセンサを使用することなく、直流モータとして動作させるセンサレス方式としてもよく、また同期モータとして動作させ、例えば電流値が常に最小となるような電圧値を探りながら電動機に供給されるようにしてセンサレス制御を行うもの、あるいは直軸電流がほぼ零となるように電動機に供給する電圧を変化させる同期モータとする構成であってもよい。

たとえ、永久磁石を使用するにしても、その材質としてもフェライト系、希土類系など様々な材質が利用できるものであり、また回転子の内部に鉄心を埋め込んで設けることにより、リラクタンストルクを併用して高効率化などを図ったものであってもよい。

上記構成において図１３および図１４を参照しながら動作を説明する。

図１３は、本実施の形態における制御回路５３に使用しているマイクロコンピュータ９のフローチャートを示すものである。

本フローチャートは、図６と比較して、ステップ２１５、２１６を追加している点において差違があるが、その他に関しては、図６と全く同様の動作を行う。

ステップ２１５においては、マイクロコンピュータ９は、ＡＤ入力端子に入力されるアナログ電圧値をデジタルに変換して入力し、ステップ２１６において、その値を所定値と比較し、その値が所定値よりも大きくなるまでは、再度ステップ２１５に戻るという動作を行わせる。本実施の形態においては、Ｖｓ＝１５０Ｖとしていることから、Ｖｃ２＞１５０Ｖとなってからステップ２０２に移り、実施の形態２と同じように位相検出回路５５の信号変化を検出した後、所定時間Ｔをカウントダウンしてリレー２を駆動する。

図１４は、電源入りスイッチ１５をオンした場合における動作波形図を示すものである。

図１４において、（ａ）は電源入りスイッチ１５のオンオフ状態、（ｂ）は電気洗濯機の入力電流、（ｃ）はコンデンサ４９の電圧Ｖｃ１と、コンデンサ１３、１４の直列回路、すなわちインバータ４１への入力電圧Ｖｃ２の波形、（ｄ）はスイッチング電源５４の出力電圧波形、（ｅ）は位相検出回路７の出力電圧Ｖｄｅｔ波形、（ｆ）はリレー２の駆動コイル３に印加される電圧Ｖｒｌｙ、（ｇ）はリレー２の出力接点のオンオフ状態を示している。

図１４にて、時刻ｔ１において、使用者が電源入りスイッチ１５を手で押したことによって、交流電源１からは、６８Ω５Ｗの抵抗５２を通して、コンデンサ４８、４９の充電が始まる。

すなわち、例えば交流電源１の電圧の極性が上側がプラスの状態において、電源入りスイッチ１５がオンした場合には、交流電源１の上側端子からチョークコイル５０、整流器４７内のダイオード４３、コンデンサ４８、電源入りスイッチ１５、抵抗５２を経て交流電源１の下側端子へと電流が流れ、また、交流電源１の極性が逆となり、下側の電位が高電位となれば、交流電源１から抵抗５２、電源入りスイッチ１５、コンデンサ４９、ダイオード４４、チョークコイル５０を経由して、交流電源１の上側端子に戻る経路で電流が流れる。

したがって、この状態においては、抵抗１５２による電流制限作用により、ピーク電流値としては、交流電源１のピーク値１４１Ｖを６８Ωで除した値、すなわち２．１Ａに制限される。コンデンサ４８、４９の充電が進めば、抵抗５２の両端にかかる電圧値は減少し、後に述べるリレー２の作用により、上記以上の電流が流れることはない。したがって、電源入りスイッチ１５は電流定格が小さいもので実現することが可能となる。

時刻ｔ２において、コンデンサ４９の電圧が４０Ｖになり、スイッチング電源５４の出力電圧が１５Ｖに立ち上がり、固定されると、制御回路５３において、マイクロコンピュータ９がリセット状態から動作可能状態に移り、プログラムが動作を開始するが、ここでマイクロコンピュータ９は、リセット解除後、図１３に示すように、まずステップ２０１にてイニシャライズし、つぎにステップ２１５、２１６により、Ｖｃ２値がさらに充電されて上昇し、Ｖｃ２＝１５０Ｖに達するまで引き続き抵抗５２を通じての充電動作を継続させる。その後にステップ２０２に進む。

ステップ２０２においては、位相検出回路５５からの信号（ｅ）が反転を検出する時刻ｔ４より所定時間Ｔ＝６ｍｓをカウントダウンした後、時刻ｔ５でリレー２の駆動コイル３に電源を供給する。実際には駆動コイル３に電源を供給してからリレー出力接点がオンするまでの機械的な遅れ時間Ｔ１＝４ｍｓ後の時刻ｔ５でリレー接点出力がオン状態となる。つまり、マイクロコンピュータ９が位相検出回路５５からの信号が反転を検出してからＴ＋Ｔ１＝６ｍｓ＋４ｍｓ＝１０ｍｓ後つまり前記交流電源のゼロ位相付近でリレー出力接点がオンさせている。

時刻ｔ５においては、コンデンサ４８、４９の直列回路には、１５０Ｖの電圧まで充電がなされている状態となっているので、リレー２がオンした場合には、チョークコイル５０には、交流電源１のピーク位相付近において、若干のインラッシュ電流がリレー２の出力接点を通じて流れることになるが、交流電源１の位相がゼロ付近であるため、リレー２の出力接点に流れるインラッシュ電流はほとんどゼロに抑えられる。

さらに、チョークコイル５０のインダクタンスについても、電流値が小さい範囲内であれば、磁気飽和の影響を低くすることができることから、結果的にインダクタンスによる減流効果もかなり効かせることができ、リレー２の出力接点、整流器４７のダイオード４３、４４、またコンデンサ４８、４９の各構成要素について、インラッシュ電流に対する信頼性の確保が容易に実現でき、低コスト、小形の装置としながらも、十分な信頼性を有する装置が実現できる。

また、交流電源１からのインラッシュ時の引き出し電流値も抑えられることから、交流電源１の負担も軽くなり、また交流電源１に接続された他の負荷への影響も低減することが可能となる。

時刻ｔ７においては、使用者が３００ミリ秒間の押しボタン操作の後に手を離し、電源入りスイッチ１５をオフとしているが、既に時刻ｔ５においてリレー２の出力接点がオンしていることから、時刻ｔ５以降については電源入りスイッチ１５および抵抗５２の直列回路で構成された起動回路５１に流れる電流はほとんど零となり、電源入りスイッチ１５がオフとなっても、リレー２の出力接点から整流平滑回路４０を通してコンデンサ４８、４９、制御回路５３、およびインバータ４１に電源が供給され、電源入りスイッチ１５のオンオフは無関係となる。

このように、本実施の形態においては、インバータ４１の入力の直流電圧検知を行うことにより、特にインラッシュ電流値を効果的に抑えるという効果を上げているが、一般にスイッチング電源は、特性上低電圧入力領域においては、内蔵されたスイッチング素子の駆動不可能となることから、出力に電圧が得られる最低電圧入力の条件以下の入力条件においては、出力電圧値が定格値に対して極端に低く、よって例えばマイクロコンピュータなどによる制御回路の構成部品の動作可能電圧以下となるなどの動作が発生することから、本実施の形態のような別段の直流電圧検知などを行わない場合でも、スイッチング電源の特性により、上述のようなインラッシュ電流の低減効果は、かなり得ることができる。

発明者らの検討結果によれば、スイッチング電源５４は、時刻ｔ１から５０ミリ秒後に起動することができることから、押しボタン操作により電源入りスイッチ１５がオンとされている期間は、１５０ミリ秒程度でも十分であり、よって使用者から見た応答性は十分のものとなる。

本実施の形態においては、リレー２の出力接点がオンされた後には、負荷駆動回路６４により、給水弁１９、排水弁１８、およびインバータ４１がそれぞれ順次駆動されることにより、全自動の洗濯動作（すすぎ、脱水等も含む）が行われ、電気洗濯機としての動作が終了した時点で、制御回路５３からリレー２をオフとするが、上記実施の形態１と同様、モーメンタリスイッチである電源切りスイッチ１１をオンすることにより、電気洗濯機としての動作を中断させ、やはりリレー２をオフして電源を切らせることも可能である。

なお、本実施の形態では、マイクロコンピュータ９の電源については、スイッチング電源５４から出力されたまま用いずに、一旦例えば３端子レギュレータ７３を使用して５Ｖの安定した電圧としているが、スイッチング電源５４の出力を、例えばフライバック式コンバータのトランスからタップからファストリカバリダイオードの整流出力からそのまま供給してもよい。

また、本実施の形態においては、インバータ４１を３相６石の構成とし、その６石のスイッチング素子はいずれもＩＧＢＴとし、特に上側のスイッチング素子については、その駆動用の電源を下側のスイッチング素子のオン期間中に電解コンデンサに蓄えて利用するブートストラップ方式を用いたことから、結果的にスイッチング電源５４の１５．７Ｖの出力から上側のスイッチング素子の駆動電源が得られる構成となっているので、出力の数が少なくて済んでいる。

しかし、ブートストラップを用いない場合には、上側のスイッチング素子のそれぞれに駆動用の直流電源が必要となるので、スイッチング電源５４は、絶縁した例えば１５Ｖ出力をさらに３系統持つものとする必要が発生する。

その場合には、図９における高周波トランス６５に、さらに巻線を３本巻き足し、各々にファストリカバリダイオードと電解コンデンサ等による整流回路を設け、フライバックの動作により、これらの電解コンデンサにもファストリカバリダイオードからの電流が供給されるようにすることにより、実現することができる。

また、例えば装置の表示や操作のための回路部分をインバータ４１とは電気的に絶縁し、交流電源１からの外来ノイズに対する耐ノイズ性能を向上したり、万一の故障時などにおける使用者の感電事故などの防止を行い、より安全性の高い装置を実現する場合などにおいても、同様に高周波トランス６５に別巻線を施せばよく、その場合には巻数により出力電圧仕様を変化させることができ、それぞれの負荷に絶縁され、かつ最適な電圧が供給される。

また、請求項３の構成要素となるスイッチング電源についても、本実施の形態ではフライバック式（オン−オフ式）のコンバータ方式によりスイッチング電源５４が実現されている例を上げているが、他の方式のものであってもよく、例えば自励式のフライバックコンバータ（ＲＣＣ等）や、フォワード方式のコンバータ（フィードフォワードコンバータ、フォワードパスコンバータ、オン−オン形コンバータ）、共振形コンバータ、ブリッジ形（多石式）などであってもよく、あるいは例えば１石のスイッチング素子にリアクタ、フライホイルダイオードなどを使用して簡便に構成した非絶縁の降圧チョッパ式などであってもよい。

要するに、直流電圧を加えられて動作するものであればどのような構成についても、コンデンサ４９からの直流電圧が利用でき、またいずれの方式のものであっても、入力される直流電圧の値が、スイッチング電源として動作することのできる最低値に達しない条件においては、前記スイッチング素子の駆動（オンオフ）が不可能となることから、出力電圧がほとんど得られず、前記最低値を越える条件においてはほぼ定格出力電圧値に近い電圧が得られることから、スイッチング電源としての入力電圧と出力電圧の関係は、図１０に類似したものとなることから、これらの構成にあっても、本実施の形態と同等の効果を得ることができる。

本実施の形態においては、コンデンサ４９から１２０〜１４０Ｖ程度の直流電源を供給することにより、スイッチング電源５４を動作させているので、特に電気洗濯機の場合に必要となる耐トラッキング性能を確保することも比較的容易となる。例えばコンデンサ４８、４９の直列回路の両端から２８０Ｖ程度の直流電圧を供給されて動作するスイッチング電源を使用してもよい。

また、本実施の形態においては、整流平滑回路４０は、コンデンサ４８、４９を用いた、一般に倍電圧整流と呼ばれる構成のものを使用しているが、特にこのような構成に限るものではなく、後の実施の形態にて説明がなされるように、４本のダイオードを用いたブリッジ整流器の出力に１個のコンデンサのみを接続した全波整流の構成であってもよく、さらに小電力のインバータ装置であるならば、半波整流のものであってもよい。

また、倍電圧整流の構成とする場合にも、本実施の形態の２個のコンデンサの直列回路に対して、さらに並列コンデンサを接続する構成や、チョークコイルと並列に無極性のコンデンサを接続し、その並列共振回路の共振周波数を例えば交流電源１の周波数の３倍に相当する、１５０〜１８０Ｈｚ付近として電源高調波を軽減するというような構成とすることもあり得るが、それらの構成についてもすべて設計者の自由であり、本発明の請求項３の範囲に該当するものとなる。

また、インバータ装置として一般によく使用されるノイズフィルタ回路を整流平滑回路の途中に挿入したものなどについても、本発明の範疇となるものであり、例えばフェライトコアなどに、２本のコイルを巻いて構成したコモンモードのチョークコイルを、交流電源１と整流平滑回路４０との間に挿入したものや、コモンモードのチョークコイルを、チョークコイル５０と、整流器４７の間に接続したものであってもよく、さらにノーマルモードノイズ、コモンモードノイズを低減するためのラインライン間コンデンサ（Ｘコン）、ラインアース間コンデンサ（Ｙコン）などを適宜接続したものであってもよい。

発明者らの測定によれば、このようなノーマルモードのチョークコイルを用い、かつコモンモードチョークコイルをノーマルモードのチョークコイルと整流器の間に接続し、さらにコモンモードチョークコイルの入力端子の部分にＹコンを接続し、ノーマルモードのチョークコイルの入力および整流器の入力にはそれぞれＸコンを接続した構成によって、効果的に雑音端子電圧の低減が図られることが確認できている。

したがって、リレー２の出力接点がオフとなることにより、本実施の形態においては、整流平滑回路４０、インバータ４１、制御回路５３、排水弁１８、給水弁１９などのすべての構成要素に対して、交流電源１からの電力供給がなくなることから、リレー２がオフとなった後の電力消費をほとんど完全に零にすることが可能となっている。

なお、ノイズフィルタ作用を持たせるため、ラインライン間のコンデンサ（Ｘコン）を、リレー２の出力接点がオフとなった場合においても、交流電源１に接続された状態となるように設計した場合には、電源プラグを使用者が引き抜いた直後の感電事故を防止するため、例えば前記Ｘコンと並列に１００ｋΩ程度の抵抗を接続することになるが、その場合にあっても装置の待機電力を０．１Ｗというようなきわめて小さな値とすることができ、十分な省エネ効果をあげることが可能となる。

また、一般的に電気洗濯機を動作させている時間は、家庭用として使用する場合、１日に１〜２時間程度以下となることから、その他の時間、すなわち待機時間における上記の各構成要素となる電子部品への電圧印加がないことから、耐久性の面についても、有利となるという効果もある。

もっとも、例えば電気洗濯機を使用する前後に、コンセントに電源プラグを差し込んだり抜いたりすることにより、このような省エネ効果や電圧印加の継続の防止を行うという効果をあげることもできるが、各実施の形態ではそれが自動的に行われることから、非常に手間が省けるとともに、電源プラグやコンセントの抜き差しによる耐久性の低下を防ぐことも可能となり、また特に電気洗濯機においては、水を使用することから、濡れた手で電源プラグの抜き差しをする場合の感電の心配もない電気洗濯機が実現できる。

また、交流電源１から一旦整流平滑回路４０を動作させて直流として使用していることにより、例えば日本国内のように、地域によって５０Ｈｚと６０Ｈｚの様な電源の周波数が複数となる可能性がある場合にあっても、同一の構成で両方の電源の周波数において、同等の性能が確保できる電気洗濯機を構成することが可能となるというサイクルフリーという効果も得ている。

また、リレー２の出力接点が接触不良となった場合など、リレー２がオフ状態のままでインバータ４１が運転された場合においては、仮にそのままの状態でインバータ４１の運転が継続された場合には、数十ワット以上の電力が、インバータ４１に供給され、その消費電流が抵抗５２を通じて流れ続ける状態となることから、抵抗５２の発熱が大となり、過熱、発煙、焼損にいたる。

しかし、本実施の形態のように、常に直流電圧検知回路５８からの値を読み込んでおけば、上記の状態において発生する抵抗器５２での電圧降下の増大を、Ｖｃ１の低下により検知して、停止することができることから、抵抗５２の焼損を防ぐことも可能となる。

また、交流電源１を接続する際には、一般に電源コードが使用されるが、その途中で断線しかけているような場合には、抵抗が大となり電動機４２を運転することにより、発熱が大きくなるが、本実施の形態においては、このような場合にあっても、直流電圧検知回路５８から低電圧が出力され、リレー２をオフとすることから、電源コードの過熱、焼損などの危険を防ぐことも可能となるという効果もある。

また、同様に本実施の形態においては、チョークコイル５０に使用されている銅線が、水分などにより錆びて銅線径が細くなってきた場合、もしくは端子が接触不良となった場合などにおいても、抵抗値の増大により、やはりリレー２がオフとなり、よって過熱、焼損等を防止した、安全な装置が実現できる。

なお、直流電圧検知回路５８は、本実施の形態においては、所定値である１５０Ｖ以下の電圧であるときに、リレー２をオフする構成としているが、さらに交流電源１が高電圧となった場合にも、やはりリレー２をオフとする構成としてもよい。

その場合には、例えば１００Ｖ用として仕様が定められたインバータ装置に対して、誤って２００Ｖの高電圧が印加された場合などについても、リレー２がオフとなって、構成部品の過電圧による破壊を防止することもできる。

また、電動機４２の回転中において、インバータ４１から電動機４２に逆トルクを生じさせるように電流を供給し、電磁的にブレーキをかけることもできるが、この場合、条件によっては、インバータ４１からの回生電流が整流平滑回路４０のコンデンサ４８、４９に逆流し、コンデンサ４８、４９、およびインバータ４１の構成部品となるＩＧＢＴ等のスイッチング素子に対しても過電圧がかかるなどの可能性もある。

一般には、そのような条件では、コンデンサ４８、４９の両端に電力を吸収するための抵抗などを接続して、電動機４２からの回生電力を吸収させることにより、所定値以下の電圧値に保たれるように接続を入り切りするという構成が追加されるが、その場合にあっても、例えば抵抗の断線などの故障により、回生電力の消費が行われなくなれば、当然Ｖｃ２が上昇して過電圧となる。

このような現象に対しても、直流電圧検知回路５８を用いて過電圧の検知を行い、例えばインバータ４１に対して停止信号を出力すれば、このような場合にも安全に対応することができる装置が実現しうるものとなる。

以上のように、本発明にかかる電気洗濯機は、交流電源を遮断可能なスイッチを介して接続する電気洗濯機において、電源入りスイッチおよびリレーに流れるインラッシュ電流の影響を低減することで、小形、低コストの電源入りスイッチの使用が可能となるので、デザイン性や使い勝手を向上し、待機時の消費電力をほぼ完全に零にできる電気洗濯機等として有用である。

本発明の実施の形態１の電気洗濯機の一部ブロック化した回路図 同洗濯機のリセットＩＣ７２の特性図 同洗濯機の位相検出回路の動作波形図 同洗濯機の要部動作フローチャート 同洗濯機の電源入りスイッチ操作直後の要部動作タイムチャート 本発明の実施の形態２の電気洗濯機の要部動作フローチャート 同洗濯機の電源入りスイッチ操作直後の要部動作タイムチャート 本発明の実施の形態３の電気洗濯機の一部ブロック化した回路図 同洗濯機のスイッチング電源の回路図 同洗濯機のスイッチング電源の入出力特性図 同洗濯機の電動機の構成を示す平面図 同洗濯機の電動機の内部結線図 同洗濯機の要部動作フローチャート 同洗濯機の電源入りスイッチ操作直後の要部動作タイムチャート

符号の説明

１ 交流電源
２ リレー
４ 制御回路
５ 起動回路
６ 電源回路
７ 位相検出回路
８ 負荷
９ マイクロコンピュータ
１５ 電源入りスイッチ
１６ 電動機

Claims (3)

1. 交流電源と、駆動コイルに電流を供給することにより出力接点がオンとなるリレーと、電源入りスイッチを有し前記リレーの出力接点に並列接続した起動回路と、マイクロコンピュータを有し前記リレーをオンオフさせる制御回路と、前記制御回路に直流電圧を供給する電源回路と、前記交流電源の電圧位相を検出する位相検出回路と、電動機などの負荷とを備え、前記電源入りスイッチをオンされたとき、前記交流電源から前記負荷と前記電源回路に電源が供給され、前記制御回路は、前記電源回路から供給される電圧が所定値以上になると前記マイクロコンピュータが動作を開始し、前記位相検出回路からの交流電源位相信号が反転するまでの時間を前記マイクロコンピュータがカウントして、カウントした値が偶数か奇数かで前記リレーの出力接点をオンする交流電源位相を決定して駆動することにより、その後前記電源入りスイッチがオフとなっても前記リレーの出力接点を引き続きオンにし、前記負荷と前記電源回路に電源を供給するように構成した電気洗濯機。
2. 制御回路は、前記位相検出回路からの交流電源位相信号が反転してから所定時間後に前記リレーの駆動コイルに電源を供給して、前記リレーの出力接点が前記交流電源のゼロ位相付近でオンするように前記所定時間を設定した請求項１記載の電気洗濯機。
3. 負荷は、整流器とコンデンサを有する整流平滑回路と、前記整流平滑回路から直流電圧を受けるインバータと、前記インバータの出力に接続された電動機とを有し、電源回路は前記コンデンサから直流電圧が供給されるスイッチング電源により構成し、起動回路は電源入りスイッチと抵抗の直列回路で構成した請求項１または２記載の電気洗濯機。