JPH08173697A - 衣類乾燥機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】衣類乾燥機に使われている交流モータの回転数
を、駆動波形の位相制御により、高速から低速までの広
い範囲で制御しよとした場合においても、回転数の変動
を最小限におさえることにより、性能の良い衣類乾燥機
を提供する。 【構成】乾燥運転中の交流モータ１３の回転数を回転数
検知装置１９により検知し、交流モータ１３の回転数
が、設定された回転数で最小限の回転変動となる様に、
交流モータ１３の駆動波形３１を位相制御するための制
御定数を、オフ位相Ｔｏ、または電源周波数により変更
することにより、交流モータ１３の回転数をコントロー
ルする。 【効果】交流モータの回転数が、高速から低速までの広
い範囲で安定した制御ができ、これにより、良好な乾燥
性能を得ることが可能となると共に、乾燥不足と言った
顧客クレームの防止も図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衣類乾燥機に係り、特
に送風機を駆動するモータの回転数を安定化させて制御
することに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、衣類乾燥機に使われている交流モ
ータの回転数の制御は、交流モータの駆動電源の波形を
トライアックを用いた位相制御により波形の一部をカッ
トし、そのカット幅（オフ位相Ｔｏ）を目標回転数との
偏差に応じて変えることにより行っていた。例えば、モ
ータ回転数が目標回転数よりも低い場合はカット幅（オ
フ位相Ｔｏ）を小さくし、回転数が高い場合はカット幅
（オフ位相Ｔｏ）を大きくする。しかし、衣類乾燥機に
使われている交流モータは、カット幅（オフ位相Ｔｏ）
に対し回転数の変化は一定ではなく、応答速度も一定で
ない。

【０００３】特に、カット幅（オフ位相Ｔｏ）が３.０
〜３.５msecを超えると（電源周波数５０Ｈｚ運転時）
極端に回転数の変化が大きくなり、応答速度も遅くな
る。このため、交流モータの回転数を高速から低速まで
の広い範囲で制御しようとした場合に、回転数の変動が
大きくなり、乾燥性能が低下してしまう欠点があった。

【０００４】例えば、交流モータの回転数が異常に上昇
した場合、ＰＴＣヒータの発熱量は急激に上昇し、ドラ
ム内部の衣類に高温の空気を吹き付け衣類の変色が起
き、更に、高温により衣類乾燥機本体の熱変形による重
大な欠損を与え兼ねない。

【０００５】また、交流モータの回転数が低下すると、
ＰＴＣヒータの発熱量が低下し乾燥終了までの時間が非
常に長くなる。

【０００６】更に、交流モータの回転数の上昇，下降が
繰り返されると衣類乾燥機本体から発生する騒音が上
昇，下降し異常音，異常振動として不快感を与える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明に課せられた課
題は、衣類乾燥機に使われている交流モータの回転数
を、駆動波形の位相制御により、高速から低速までの広
い範囲で制御しよとした場合においても、回転数の変動
を最小限に押さえることにより、性能の良い衣類乾燥機
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流モータの
駆動波形を位相制御によりカットする場合の、カット幅
（オフ位相Ｔｏ）の増減値と、カット幅（オフ位相Ｔ
ｏ）を変更する時間（同一位相回数）を、カット幅（オ
フ位相Ｔｏ）及び電源周波数に応じて段階的、又は連続
的に変化させることにより達成できる。

【０００９】

【作用】交流モータの駆動波形を位相制御によりカット
する場合の、カット幅（オフ位相Ｔｏ）の増減値と、カ
ット幅（オフ位相Ｔｏ）を変更する時間(同一位相回数)
を、カット幅（オフ位相Ｔｏ）及び電源周波数に応じて
段階的、又は連続的に変化させることにより、交流モー
タの回転数を、高速から低速までの広い範囲で制御しよ
とした場合における回転数の変動が防止され、乾燥性能
も安定化し、顧客クレームの防止が図れる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明を採用する衣類乾燥機の外観図であ
り、図２は衣類乾燥機の全体的な内部構造を示す縦断面
図である。

【００１１】衣類乾燥機は、衣類乾燥機本体１の前面
に、衣類投入口３を覆い、且つ開閉自在に配置したドア
２を設け、更に、衣類乾燥機の運転状態を示す為の表示
パネル４，運転状態を設定する為の操作基板５，衣類乾
燥機に電源を供給する為の電源スイッチ６を有する。

【００１２】衣類乾燥機本体１の内側底部には、衣類乾
燥機の運転制御を行う為の制御装置７を有し、内部のマ
イクロコンピュータ２３の指示により、交流モータ１
３，ＰＴＣヒータ９等を通電制御する。

【００１３】衣類乾燥機本体１の上部には、マイクロコ
ンピュータ２３より制御される交流モータ１３が備えら
れており、中央部には、乾燥室であるドラム８を回転自
在に支持し、そのドラム８の前面には、ドラム８内に送
る温風を作るためのＰＴＣヒータ９，ドラム後部には、
熱交換器（図示せず）を兼ね備えた送風装置（熱交ファ
ン）１０を設けている。

【００１４】交流モータ１３とドラム８はドラムベルト
１１により連結されており、交流モータ１３と送風装置
１０はファンベルト１２により連結されている。マイク
ロコンピュータ２３の指示により交流モータ１３が回転
すると、交流モータ１３の回転は、ドラムベルト１１及
びファンベルト１２を返してドラム８及び送風装置１０
に伝えられ、ドラム８及び送風装置１０が回転を行う。
交流モータ１３の一部には、交流モータ１３の回転を検
知する為の回転数検知装置１９が設置されている。

【００１５】ドラム８の中央部には、ドラム８内の温風
をドラム８外に排出するためのドラム排気口１４が設け
られ、その一部には、ドラム出口温度検知装置１５と湿
度検知装置１７が設置されている。

【００１６】交流モータ１３が回転し、ＰＴＣヒータ９
に通電されるとドラム８内部には温風が送り込まれ、更
にその温風はドラム排気口１４を通過し、ドラム出口温
度検知装置１５と湿度検知装置１７により温風の状態が
検知される。

【００１７】外気吸気口（図示せず）の一部には、外気
温度を検知する為の外気温度検知装置１６が設けられ、
更に交流モータ１３及びＰＴＣヒータ９を通電した時の
電流を検知する為の全電流検知装置１８が設置されてい
る。

【００１８】図３は制御装置７を構成する回路のブロッ
ク図であり、図４は交流モータ１３及びＰＴＣヒータ９
の駆動と全電流を検知するための回路図である。

【００１９】制御装置７の主要部は、マイクロコンピュ
ータ２３，電源回路２２，電源周波数検知回路２０，電
源電圧検知回路２１，駆動回路２４から成り立ち、交流
モータ１３，ＰＴＣヒータ９，ドラム出口温度検知装置
１５，外気温検知装置１６，湿度検知装置１７，全電流
検知装置１８，交流モータ１３の回転検知装置１９が電
気的に接続されている。

【００２０】温度検知手段としてのドラム出口温度検知
装置１５及び外気温検知装置１６の検知信号，ドラム出
口湿度検知手段としての湿度検知装置１７の検知信号，
全電流検知手段としての全電流検知装置１８の検知信
号，交流モータ１３の回転数検知手段としての回転数検
知装置１９の検知信号，電源電圧検知手段としての電源
電圧検知回路２１の検知信号，電源周波数検知手段とし
ての電源周波数検知回路２０の検知信号は全てマイクロ
コンピュータ２３に取り込まれ、マイクロコンピュータ
２３はその検知信号を受けて処理，計算をし、被乾燥物
の収納される乾燥室としてのドラム８、及び送風手段と
しての送風装置１０を動かす交流モータ１３と、加熱手
段としてのＰＴＣヒータ９を、駆動回路２４を介して駆
動する。図５は、電源周波数検知回路２０の回路図であ
り、図６は、電源電圧波形２８が、電源周波数検知回路
２０により処理された波形の結果を示す電源周波数検知
回路２０の処理図である。図５において、電源周波数検
知回路２０は、ホト・トライアックカプラ２６、及びイ
ンバータ２７により構成されており、正弦波である電源
電圧波形２８は、電源周波数検知回路２０により短形波
（以下ゼロクロス信号と言う）２９に変換される。

【００２１】図７は、回転数検知装置１９を構成する回
路のブロック図であり、図８は、回転センサ出力信号と
発振器出力信号との関係を示す処理図である。図７にお
いて、回転数検知装置１９は、回転数検知カウンタ１９
ａ，発振器１９ｂ，回転センサ１９ｃより構成されてい
る。交流モータ１３の回転数検知方式は、回転センサ出
力信号１９ｄの立ち下がりエッジから次の立ち下がりエ
ッジまでの間に発生する発振器出力信号１９ｅのパルス
数を回転数検知カウンタ１９ａによりカウントし、その
数を、マイクロコンピュータ２３に取り込み行う。

【００２２】図９に代表的な衣類乾燥機の処理図を示
す。乾燥運転を開始するとマイクロコンピュータ２３
は、交流モータ１３を通電制御しドラム８を回転させ、
その後、２つのＰＴＣヒータ９を時間差をおいて通電す
る。これにより、ＰＴＣヒータ９は発熱し、ドラム８の
内部温度及びドラム出口温度を上昇させ、更に、ドラム
８内部の衣類に含まれた水分を蒸発させ、ドラム８の出
口湿度が上昇する。乾燥運転終了が近づくとマイクロコ
ンピュータ２３は、ドラム８の内部温度の過剰上昇を防
止するため片側のＰＴＣヒータ９を数回断続運転を行
い、その後、ＰＴＣヒータ９，交流モータ１３を停止し
乾燥運転を終了する。

【００２３】次に、交流モータ１３の回転数を変化させ
た場合の衣類乾燥機の性能の変化について説明する。図
１０に示すように交流モータ１３の回転数と送風装置１
０である熱交ファン回転数は比例関係にある。図１１に
示すように送風装置１０である熱交ファン回転数とＰＴ
Ｃヒータ９の通過風量も比例関係にある。

【００２４】図１２に示すようにＰＴＣヒータ９の通過
風量とＰＴＣヒータ９の発熱量（電流）も比例関係にあ
る。

【００２５】また、図１３に示すようにＰＴＣヒータ９
の通過風量とドラム出口風温も比例関係にある。従っ
て、交流モータ１３の回転数を上げれば、発熱量（電
流）が増し、ドラム出口風温が高まる。これと逆に交流
モータ１３の回転数を下げれば、発熱量（電流）が減
り、ドラム出口風温が下がる。

【００２６】もし、交流モータ１３の回転数が異常に上
昇した場合、ＰＴＣヒータ９の発熱量は急激に上昇し、
ドラム８内部の衣類に高温の熱風を吹き付け衣類の変色
が起き、更に、高温により衣類乾燥機本体１にも重大な
欠損を与え兼ねない。また、交流モータ１３の回転数が
低下すると、ＰＴＣヒータ９の発熱量が低下し乾燥終了
までの時間が非常に長くなる。更に、交流モータ１３の
回転数の上昇，下降が繰り返されると衣類乾燥機本体１
が発生する騒音が上昇，下降し異常音，異常振動として
不快感を与える。

【００２７】従って、交流モータ１３の回転数を位相制
御等の何らかの手段により制御する衣類乾燥機において
は、設定された回転数に如何に安定して近付けるかが重
要な課題であり、これを達成することにより、良好な乾
燥性能を得ることが可能となる。

【００２８】次に、本実施例である交流モータ１３の回
転数制御を安定して行う為の位相制御方式について説明
する。

【００２９】交流モータ１３の回転数制御を行う為の位
相制御とは、図４，図１４に示すように、トライアック
２５のゲート信号３０をゼロクロス信号２９の立ち下が
りのタイミングより時間Ｔｏ（以下、オフ位相Ｔｏと言
う）だけ遅らせて通電し、更にゼロクロス信号２９の立
ち下がりのタイミングにより停止するものである。しか
し、交流モータ１３の回転数を安定して制御するには、
回転数検知装置１９により交流モータ１３の回転数を検
知し、更に、回転数検知装置１９により検知した交流モ
ータ１３の回転数により、オフ位相Ｔｏをどの様に変化
させるかが問題となる。

【００３０】そこで、交流モータ１３の回転数制御を安
定して行う為には、図１９に示すように、トライアック
２５のゲート信号３０をゼロクロス信号２９の立ち下が
りのタイミングより時間Ｔｏだけ遅らせて通電し、更に
ゼロクロス信号２９の立ち下がりのタイミングにより停
止する位相制御を、同一のオフ位相Ｔｏにより規定回数
（以下、同一位相回数と言う）行い、その後、オフ位相
Ｔｏを変化させ、更に、通電，停止を同一位相回数で繰
返す制御を乾燥運転終了まで行うことにより、交流モー
タ１３の回転数を変化させるものである。

【００３１】ここで、オフ位相Ｔｏは、回転数検知装置
１９により取得した交流モータ１３の回転数が、マイク
ロコンピュータ２３内部のメモリに書き込まれた目標回
転数に極力近づく様にマイクロコンピュータ２３により
変更するものであるが、図１５に示す如く、オフ位相Ｔ
ｏが比較的小さい領域ではオフ位相Ｔｏの変化に対する
モータの回転数の変化率は少なく、図１６，図１７に示
す如く、交流モータ１３のトルクにも余裕があるため応
答速度も速く、安定した回転が得られるが、オフ位相Ｔ
ｏが大きな領域では、オフ位相Ｔｏの変化に対するモー
タの回転数の変化率は大きくなり、更に、交流モータ１
３のトルクも低下するため応答速度も遅くなり、安定し
た回転が得にくいという問題がある。

【００３２】また、図１８に示す如く、電源周波数５
０，６０Ｈｚの違いによる交流モータ１３の回転数の違
いを交流モータ１３の駆動波形の位相制御により一定に
制御しようとした場合においても、電源周波数が６０Ｈ
ｚの場合のオフ位相Ｔｏと交流モータ１３の回転数の傾
きが、５０Ｈｚの傾きより大きいため、この場合も安定
した回転が得にくいものである。

【００３３】そこで、オフ位相Ｔｏがオフ位相の比較値
より小さい範囲では、回転数検知装置１９により取得し
た交流モータ１３の回転数が、マイクロコンピュータ２
３内部のメモリに書き込まれた目標回転数に極力近づけ
る為のオフ位相Ｔｏの増減値は図１９に示す如く０.２
５msec と大きくし、同一位相回数は４回と少なくす
る。逆に、オフ位相Ｔｏがオフ位相比較値より大きい範
囲では、オフ位相Ｔｏの増減値は０.０２５msec と小さ
くし、同一位相回数は１００回と多くする。これによ
り、交流モータ１３の回転数の低速領域においても回転
変動が少なく、良好な乾燥性能が得られる。

【００３４】図２０に回転数制御，回転数検知処理の流
れ図を、図２１に、オフ位相Ｔｏ計算の流れ図を示す。
オフ位相Ｔｏの計算は図２１の流れ図に従い次の式によ
り計算される。

【００３５】 Ｔｏ_(n)＝Ｔｏ_(n-1)−ΔＴｏ …（数１） Ｔｏ_(n)＝Ｔｏ_(n-1)＋ΔＴｏ …（数２） Ｔｏ_(n) ……現在のオフ位相 Ｔｏ_(n-1) …前回のオフ位相 ΔＴｏ………オフ位相Ｔｏの増減値 但し ΔＴｏ＞０ また、図２２には、従来の方式による交流モータの回転
数変化図を、図２３には、本発明による交流モータの回
転数変化図を示す。

【００３６】今回記述した実施例は、オフ位相比較値を
１つ設けることにより、オフ位相Ｔｏを２段階に分割し
制御するものであるが、これ以外に、オフ位相比較値を
複数個設け、オフ位相Ｔｏをより細分化して制御する方
式や、オフ位相Ｔｏを分割せずに、最小二乗近似法等の
利用により、オフ位相Ｔｏの増減値及び同一位相回数を
オフ位相Ｔｏとの近似関数により求め、オフ位相Ｔｏの
増減値及び同一位相回数を連続的に変化させ制御する方
式もある。

【００３７】

【発明の効果】交流モータの駆動波形を位相制御により
カットする場合の、カット幅（オフ位相Ｔｏ）の増減値
と、カット幅（オフ位相Ｔｏ）を変更する時間(同一位
相回数)を、カット幅（オフ位相Ｔｏ）及び電源周波数
に応じて段階的、又は連続的に変化させることにより、
交流モータの回転数を、高速から低速までの広い範囲で
制御しよとした場合における回転数の変動がおさえら
れ、これにより、乾燥不足と言った顧客クレームの防止
が図れると共に、良好な乾燥性能を得ることが可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】衣類乾燥機の外観図。

【図２】衣類乾燥機の全体的な内部構造を示す縦断面
図。

【図３】制御装置を構成する回路ブロック図。

【図４】交流モータ，ＰＴＣヒータの駆動回路図。

【図５】電源周波数検知回路図。

【図６】電源周波数検知回路の処理図。

【図７】回転数検知装置のブロック図。

【図８】回転数検知装置の処理図。

【図９】衣類乾燥機の処理図。

【図１０】交流モータの回転数と熱交ファン回転数の関
係図。

【図１１】熱交ファン回転数とＰＴＣヒータ通過風量の
関係図。

【図１２】ＰＴＣヒータ通過風量とＰＴＣヒータ発熱量
（電流）の関係図。

【図１３】ＰＴＣヒータ通過風量とドラム出口風温の関
係図。

【図１４】交流モータの位相制御方式図。

【図１５】オフ位相Ｔｏと交流モータ回転数の関係図。

【図１６】交流モータ回転数と交流モータトルクの関係
図。

【図１７】オフ位相Ｔｏと交流モータ応答時間の関係
図。

【図１８】電源周波数の違いによるオフ位相Ｔｏの傾き
変化図。

【図１９】オフ位相Ｔｏによる交流モータの位相制御方
式図。

【図２０】回転数制御，回転数検知処理の流れ図。

【図２１】オフ位相Ｔｏ計算の流れ図。

【図２２】従来の方式による交流モータの回転数変化
図。

【図２３】本発明による交流モータの回転数変化図。

【符号の説明】

８…ドラム、９…ＰＴＣヒータ、１０…送風装置、１３
…交流モータ、１９…回転数検知装置、２０…電源周波
数検知回路、２５…トライアック、２８…電源電圧波
形、２９…ゼロクロス信号、３０…ゲート信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 隆士 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被乾燥物を収納する乾燥室と、乾燥のため
   の空気を加熱する加熱手段と、この加熱した空気を乾燥
   室に流入する送風手段と、送風手段のモータ回転数制御
   による送風量調節手段と、送風手段のモータ回転数検知
   手段を有し、検知された回転数が目標回転数に一致する
   ように、モータの電源の電圧波形のゼロクロス点からモ
   ータ通電するまでのオフ位相Ｔｏを制御する衣類乾燥機
   において、乾燥機運転中にモータ駆動波形の位相制御用
   の制御定数を前記オフ位相Ｔｏに応じて変更することを
   特徴とする衣類乾燥機。
2. 【請求項２】請求項１において、オフ位相Ｔｏが予め定
   めたオフ位相比較値よりも小さい領域と大きい領域と
   で、段階的に制御定数を変更することを特徴とする衣類
   乾燥機。
3. 【請求項３】請求項２において、乾燥機駆動用の電源周
   波数の違い（５０／６０Ｈｚ）により前記オフ位相比較
   値を変更することを特徴とする衣類乾燥機。
4. 【請求項４】請求項１において、変更する制御定数をオ
   フ位相Ｔｏの増減値とすることを特徴とする衣類乾燥
   機。