JP4786163B2 - ヒートポンプ式乾燥機及び洗濯乾燥機 - Google Patents
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そして、本発明によれば、圧縮機モータのインバータ回路による電流制御頻度は、運転用モータのインバータ回路による電流制御頻度より低くなるように設定したので、制御手段として演算量を抑制して廉価なマイクロコンピュータで構成することが可能になるとともに、動作クロック数を低下させて消費電力を低減できる。
以下、本発明をヒートポンプ式洗濯乾燥機に適用した一実施例につき、図面を参照して説明する。
まず、図7において、外箱1の内部には、水槽2が複数の支持装置3により弾性支持されて水平状態に配設されている。この水槽2の内部には、これと同軸状態で回転ドラム4が回転可能に配設されている。この回転ドラム4は、周側壁及び後壁に通風孔を兼ねる脱水孔4a(一部のみ図示)を多数有していて、洗濯槽、脱水槽及び乾燥室としても機能する。なお、回転ドラム4の内周面には、複数のバッフル4b(1個のみ図示)が設けられている。
外箱1の前面上部には、図7に示すように、操作パネル部29が設けられており、この操作パネル部29には、図示はしないが、表示器及び各種の操作スイッチが設けられている。また、前記操作パネル部29の裏面には、制御手段たる制御回路30が設けられている。この制御回路30は、マイクロコンピュータで構成されており、操作パネル部29の操作スイッチの操作に基いて給水弁26、ドラムモータ11及び排水弁27aを制御することによる洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転及びその後のドラムモータ11及び圧縮機15を駆動するブラシレスモータからなる圧縮機モータ31を制御することによる乾燥運転を実行させるようになっている。従って、水槽2、回転ドラム4及びドラムモータ11等は、洗い、すすぎ、脱水及び乾燥を行なう機構37を構成する。
下アーム側のIGBT33d、33e、33fのエミッタは、シャント抵抗35u、35v、35wを介してグランドに接続されている。また、IGBT33d、33e、33fのエミッタとシャント抵抗35u、35v、35wとの共通接続点は、夫々レベルシフト回路36を介して制御回路30に接続されている。尚、ドラムモータ11の巻線11a〜11cには最大で7A程度流れるので、シャント抵抗35u〜35wの抵抗値は、例えば0.2Ωに設定されている。
インバータ回路32の入力側には駆動用電源回路39が接続されている。駆動用電源回路39は、100Vの交流電源40を、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路41及び直列接続された2個のコンデンサ42a、42bにより倍電圧全波整流し、約280Vの直流電圧をインバータ回路32に供給する。そして、インバータ回路32の出力端子は、ドラムモータ11の各相巻線11u、11v、11wに接続されている。
そして、制御回路30は外部より速度指令が与えられると、推定した位相θ及び回転角速度ω並びに電流成分Id、Iqに基づいて、電流指令Idref 、Iqref を生成し、それを電圧指令Vd、Vqに変換すると直交座標変換及び三相座標変換を行なう。最終的には、駆動信号がPWM信号として生成され、インバータ回路32を介してモータ11の巻線11u〜11wに出力される。
A/D変換部74は、IGBT33d〜33fのエミッタに現れる電圧信号をA/D変換した電流データIu、Iv、IwをUVW/αβ変換部75に出力する。UVW/αβ変換部75は、三相の電流データIu、Iv、Iwを所定の演算式に従って直交座標系の2軸電流データIα、Iβに変換する。そして、2軸電流データIα、Iβをαβ/dq変換部67に出力する。
エスティメータ63は、q軸電圧指令値Vq、d軸電圧指令値Vd、q軸電流値Iq、d軸電流値Idに基づいてロータの位置角θ及び回転速度ωを推定し、各部に出力する。ここで、モータ11は、起動時には、初期パターン出力部76による起動パターンが印加され強制転流が行われる。ベクトル制御の開始以降は、エスティメータ63が起動されてドラムモータ11のロータの位置角θ及び回転速度ωが推定される。
尚、以上の構成において、インバータ回路32を除く構成は、制御回路(制御手段)30のソフトウエアによって実現されている機能をブロック化したものである。そして、ベクトル制御における電流制御周期は、PWMキャリア周波数の逆数である64.1μ秒に設定されている。
図3は、主に制御回路30がドラムモータ11を駆動制御するための概略的な制御内容を示すフローチャートである。制御回路30は、洗い、すすぎ、脱水の洗濯運転を開始させる場合に前述した起動処理を行なう(ステップS1)。即ち、切換スイッチ71u〜71wの可動接点71uc〜71wcを切換え制御部78により初期パターン出力部76側(固定接点71ub〜71wb側)に切り換えるとともに、切換スイッチ64の可動接点64cを固定接点64b側に切り換える。そして、初期パターン出力部76により直流励磁を行わせるように電圧指令値Vus〜Vwsをインバータ回路32に与えてドラムモータ11を強制転流させる(ステップS2)。すると、ドラムモータ11は回転を開始し、回転速度は徐々に上昇して行く。
図4に示すように、PWM形成部73は、αβ/UVW変換部70が出力する電圧指令値Vu〜VwとPWMキャリアとのレベルを比較して、前者のレベルが後者を上回っている期間に上アーム側のIGBT33a〜33cがオンするようにPWM信号Vup(+) 〜Vwp(+) を出力する(但し、図4では1相分のみ示している)。そして、下アーム側のIGBT33d〜33fは、上アーム側のIGBT33a〜33cがオフしている期間にデッドタイムを挟んで(図4中には図示せず)オンされるようになっている。尚、ドラムモータ11に対するPWM制御のキャリア周波数は例えば15.6kHzとなっており、可聴周波数域には属するが、実際の人間の聴覚では殆ど聞き取ることができない周波数に設定されている。
そして、送風ファン18の送風作用により、排気口20からの排気は、環状ダクト23内を図8の時計方向に流通し、連結ダクト24及び吸入口13b介してケーシング13内に戻される。ケーシング13内に戻された排気は、冷却源たる蒸発器17で冷却されて除湿された後、凝縮器16で再び加熱されるように循環される。なお、蒸発器17で除湿された水は、ケーシング13の水受け部13cで受けられた後、排水ホース28及び逆止弁28aを介して排水ホース27に排出される。
また、乾燥開始時点に圧縮機モータ31を弱め界磁制御して高速回転させ、凝縮器16の加熱能力を増加させるようにしたので、加熱工程を効果的に実行することができ、乾燥時間の短縮を図ることができる。
更に、ベクトル制御演算を行なうための圧縮機モータ31の電流制御頻度を、ドラムモータ11側の電流制御頻度よりも低くなるように設定したので、この点でも、制御回路30の演算量を抑制して廉価なマイクロコンピュータで構成することを可能にするとともに、動作クロック数を低下させて消費電力を低減できる。
上記実施例は、本発明をヒートポンプ式洗濯乾燥機に適用した場合であるが、代わりに、ヒートポンプ式乾燥機に適用してもよい。
ヒートポンプ式乾燥機は、図示はしないが、構造的には図7及び図8に示すヒートポンプ式洗濯乾燥機と同様であり、但し、洗い、すすぎ及び脱水の洗濯運転は行なわず、ドラムモータ11、送風ファン18及びヒートポンプ14による乾燥運転のみを行なうようになっている。従って、この実施例によっても、乾燥に関しては、前記実施例同様の作用効果を得ることができるものである。
インバータ回路32、47に駆動用電源を供給する電源回路を、夫々別個に設けてもよい。
インバータ回路32側におけるPWM制御のキャリア周波数は、8kHz以上で任意の値に設定すればよい。8kHz以上に設定すれば、実際の使用上、当該制御周波数が人間の聴覚では殆ど認識されることはない。
また、インバータ回路32、47におけるPWM制御のキャリア周波数を同じ値に設定してもよい。更に、両者の電流制御頻度を同じにしてもよい。
更に、インバータ回路32、47を夫々制御するマイクロコンピュータを独立に設けてもよい。
Claims (4)
- 乾燥を行なうための運転用モータと、
冷媒を圧縮機で圧縮し、凝縮器で凝縮し、蒸発器で蒸発させるように循環させるヒートポンプと、
前記凝縮器で加熱した空気を乾燥室に導いて内部の被乾燥物を乾燥させ、前記乾燥室からの排気を前記蒸発器で除湿した後前記凝縮器で再び加熱するように循環させる空気循環経路と、
前記運転用モータをインバータ回路を介してベクトル制御するとともに、前記圧縮機を駆動する圧縮機モータをインバータ回路を介してベクトル制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、前記圧縮機モータをインバータ回路を介する制御の特定のタイミングで弱め界磁により高速回転させて、凝縮器による空気加熱能力を増加させるようにし、
前記圧縮機モータのインバータ回路による電流制御頻度は、運転用モータのインバータ回路による電流制御頻度より低くなるように設定されていることを特徴とするヒートポンプ式乾燥機。 - 洗い、すすぎ、脱水及び乾燥を行なうための運転用モータと、
冷媒を圧縮機で圧縮し、凝縮器で凝縮し、蒸発器で蒸発させるように循環させるヒートポンプと、
前記凝縮器で加熱した空気を乾燥室に導いて内部の被乾燥物を乾燥させ、前記乾燥室からの排気を前記蒸発器で除湿した後前記凝縮器で再び加熱するように循環させる空気循環経路と、
前記運転用モータをインバータ回路を介してベクトル制御するとともに、前記圧縮機を駆動する圧縮機モータをインバータ回路を介してベクトル制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、前記圧縮機モータをインバータ回路を介する制御の特定のタイミングで弱め界磁により高速回転させて、凝縮器による空気加熱能力を増加させるようにし、
前記圧縮機モータのインバータ回路による電流制御頻度は、運転用モータのインバータ回路による電流制御頻度より低くなるように設定されていることを特徴とするヒートポンプ式洗濯乾燥機。 - 運転用モータのインバータ回路及び圧縮機モータのインバータ回路は、共通の制御手段たるマイクロコンピュータで制御されるように構成されていることを特徴とする請求項1記載のヒートポンプ式乾燥機。
- 運転用モータのインバータ回路及び圧縮機モータのインバータ回路は、共通の制御手段たるマイクロコンピュータで制御されるように構成されていることを特徴とする請求項2記載のヒートポンプ式洗濯乾燥機。
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