(57)【要約】【課題】騒音の原因となる電源高調波電流を抑制するためのリアクターに起因する、電源ラインからの電流が小さいときの無駄な消費電流を低減する。【解決手段】ドラムモーター７、ドラム３内に送風するためのファンモーター２７、及びファンからの送風空気を加熱するヒートポンプのコンプレッサ２８に、電源ラインからインバータ回路２４〜２６を介して電力を供給する。電源ラインに直列にリアクター３４が接続され、リアクターに並列にリレー３５が接続される。乾燥運転のモードでは、ドラムモーターによりドラムを回転させて洗濯物をタンブルしながら、ファンモータとコンプレッサとを駆動して温風をドラムに送る。乾燥運転の動作中に、電源ラインから供給される電流が所定値を超えるときは、リレーを開に制御してリアクターを介して電流を流し、電源ラインから供給される電流が所定値以下のときは、リレーを閉に制御してリアクターを迂回して電流を流す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、
前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、
前記ドラムを回転駆動するドラムモーターと、
前記ドラム内に空気を送風するファンを回転駆動するファンモーターと、
前記ファンによる送風空気を冷却除湿したのちに加熱するヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットの冷媒を輸送するコンプレッサと、
前記ドラムモーター、前記ファンモーター、および前記コンプレッサに電力を供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路に電力を供給する電源ラインと、
前記電源ラインに直列に接続されたリアクターと、
前記リアクターに並列に接続されたリレーと、
前記インバータおよび前記リレーの駆動制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は乾燥運転のモードでは、前記ドラムモーターを駆動してドラムを回転させて洗濯物をタンブルしながら、前記ファンモータと前記コンプレッサとを駆動して、温風を前記ドラムに送ることにより前記ドラム内の洗濯物を乾燥させる動作を制御する機能を有し、
前記乾燥運転の動作中に前記制御部は、前記電源ラインから供給される電流が所定値を超えるときは、前記リレーを開に制御して前記リアクターを介して電流を流し、前記電源ラインから供給される電流が前記所定値以下のときは、前記リレーを閉に制御して前記リアクターを迂回して電流を流すことを特徴とする洗濯乾燥機。
【請求項２】
前記電源ラインに流れる電流を検知する電流センサを備え、前記制御部は、前記電流センサが検出する電流が所定値未満のときに、前記リレーを閉に制御する請求項１に記載の洗濯乾燥機。
【請求項３】
前記ドラムモーター、前記ファンモーター、および前記コンプレッサの回転数を検出する回転センサを備え、前記制御部は、前記回転センサが検知する回転数に基づく前記各モータに流れる電流の推定値の総計が所定値未満のとき、前記リレーを閉に制御する請求項１に記載の洗濯乾燥機。
【請求項４】
運転シーケンスの中で、前記電源ラインに流れる電流が所定値以下となる条件に設定されているモードでは、前記制御部は、前記リレーを閉に制御する請求項１に記載の洗濯乾燥機。
【請求項５】
前記制御部は、省エネ運転モードでは、前記コンプレッサの回転数を必要最低限に抑えるとともに、前記リレーを閉に制御する請求項４に記載の洗濯乾燥機。
【請求項６】
前記リアクターは中間タップを備え、前記リレーが前記リアクターの一端と前記中間タップとの間に接続された請求項１〜５のいずれか１項に記載の洗濯乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプによる除湿乾燥方式を用いた洗濯乾燥機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプによる除湿乾燥方式を用いたドラム式洗濯乾燥機の構造の一例を、図３に示す。図３は、ドラム式洗濯乾燥機の要部構成を示す断面図である。
【０００３】
この洗濯機では、洗濯機本体１内に、サスペンション構造（図示せず）によって水槽２が宙吊り状態に支持されている。水槽２内には、有底円筒形に形成されたドラム３が、その軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて支持されている。水槽２の正面側にはドラム３の開口端に通じる衣類出入口４が形成され、洗濯機本体１の正面側の上向き傾斜面に設けられた開口部を開閉可能に閉じる扉５を開くことにより、衣類出入口４を通じてドラム３内に対して洗濯物を出し入れすることができる。
【０００４】
ドラム３には、その周面に水槽２内に通じる多数の透孔６が形成され、内周面の複数位置に衣類攪拌用の攪拌突起３ａが設けられている。このドラム３は、水槽２の背面側に取り付けられたドラムモータ７によって正転及び逆転方向に回転駆動される。また、水槽２には、注水管路８及び排水管路９が配管接続され、図示しない注水弁及び排水弁の制御によって水槽２内への注水及び排水がなされる。
【０００５】
扉５を開きドラム３内に洗濯物及び洗剤を投入して、洗濯乾本体１の例えば前面上部に設けられた操作パネル１０での操作により運転を開始させると、水槽２内には注水管路８から所定量の注水がなされ、ドラムモータ７によりドラム３が回転駆動されて洗濯工程が開始される。ドラム３の回転により、ドラム３内に収容された洗濯物はドラム３の内周壁に設けられた攪拌突起３ａによって回転方向に持ち上げられ、持ち上げられた適当な高さ位置から落下する攪拌動作が繰り返されるので、洗濯物には叩き洗いの作用が及んで洗濯がなされる。
【０００６】
所要の洗濯時間の後、汚れた洗濯液は排水管路９から排出され、ドラム３を高速回転させる脱水動作により洗濯物に含まれた洗濯液を脱水し、その後、水槽２内に注水管路８から注水してすすぎ工程が実施される。このすすぎ工程においても、ドラム３内に収容された洗濯物は、ドラム３の回転により攪拌突起３ａにより持ち上げられて落下する攪拌動作が繰り返されてすすぎ洗いが実施される。
【０００７】
このドラム式洗濯乾燥機には、ドラム３内に収容した洗濯物を乾燥する機能が設けられ、循環送風経路１１により、水槽２内の空気を排気して除湿し、加熱して乾燥させた空気を再び水槽２内に送風する。この循環送風経路１１の途中には、蒸発器１２などの除湿手段と凝縮器１３などの加熱手段からなるヒートポンプユニット、及び送風手段である循環ファン１４が設けられている。蒸発器１２と凝縮器１３は、循環空気との熱交換部をなして循環送風経路１１の最低位部に配置されている。
【０００８】
この循環ファン１４を回転駆動することにより、循環送風経路１１に空気の流れが発生して洗濯物を収容したドラム３内の空気は透孔６を通じて水槽２から循環ファン１４側への循環空気導入管路１５に排気され、循環ファン１４の上流に位置する蒸発器１２に水分を結露させて除湿することと、凝縮器１３との熱交換により加熱することとで常に乾燥した高温の空気とされる。
【０００９】
この乾燥した高温の空気は循環ファン１４から水槽２への送風管路１６に送り出されて水槽２内に送風される。水槽２内に送風された高温の乾燥空気は透孔６を通じてドラム３内に入って衣類などの洗濯物に曝されながら水槽２へと抜け、再度循環空気導入管路１５へと導入され、以上の循環送風経路１１での空気の循環の繰り返しにより乾燥工程が実施される。
【００１０】
図４は、上記構成のドラム式洗濯乾燥機の動作を制御する制御装置の概略構成を示すブロック図である。但し、ドラムモータ７の駆動に関与する部分以外の制御部は、図示が簡略化されている。
【００１１】
この制御装置では、商用電源２１の交流電力を、整流器２２及び平滑コンデンサ２３からなる整流平滑回路により平滑化し、その直流電力を、ドラムモーター用インバータ回路２４、ファンモーター用インバータ回路２５、およびコンプレッサ用インバータ回路２６に供給する。
【００１２】
ドラムモーター用インバータ回路２４により直流電力が３相交流電力に変換され、ドラムモータ７の駆動電力として供給される。同様に、ファンモーター用インバータ回路２５により変換された３相交流電力が循環ファン１４用のファンモーター２７に供給され、コンプレッサ用インバータ回路により変換された３相交流電力が凝縮器１３のコンプレッサ２８に供給される。
【００１３】
マイコンにより構成された制御部２９は、入力設定部３０から入力される運転指示、及び各検知手段により検知される運転状態の監視情報に基づいて、各インバータ回路２４、２５、２６を制御し、また、図示を省略するが、給水弁、排水弁等の動作を制御する。
【００１４】
図には、ドラムモーター用インバータ回路２４についてのみ、回路を具体的に示したが、他のインバータ回路２５、２６も同様の構成を有する。ドラムモータ７は、３相巻線７ａ、７ｂ、７ｃを有するステータと、２極の永久磁石を有するロータ（図示せず）とを備え、３つの位置検出素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃが設けられた直流ブラシレスモータである。位置検出素子３１ａ〜３１ｃは、ロータ磁極位置に対応して電気角６０度毎のロータ位置信号を出力する。
【００１５】
ドラムモータ７を回転制御するインバータ回路２４は、６個のスイッチング素子２４ａ〜２４ｆを３相ブリッジ接続して構成され、各スイッチング素子２４ａ〜２４ｆに並列にフライホイールダイオードが接続されている。位置検出素子３１ａ〜３１ｃが検出するロータ位置検出信号は、制御部２９に入力される。このロータ位置検出信号に基づいて、駆動回路３２によりスイッチング素子２４ａ〜２４ｆのオン／オフ状態をＰＷＭ制御する。それにより、ステータの３相巻線７ａ、７ｂ、７ｃに対する通電を制御して、ロータを所要回転数で回転させる。
【００１６】
制御部２９はまた、３つの位置検出素子３１ａ〜３１ｃの検出出力が入力される回転数検知部３３を有する。回転数検知部３３は、３つの位置検出素子３１ａ〜３１ｃのいずれかの位置検出信号の状態が変わるたびにその周期を検出し、その周期よりロータの回転数Ｎｄを算出する。回転数Ｎｄを用いて、布量検知等の処理が行なわれる。
【００１７】
以上のような構成を有する洗濯乾燥機において、乾燥運転のモードでは制御部２９は、ドラムモーター７を駆動してドラム３を回転させて洗濯物をタンブルしながら、ファンモータ２７とコンプレッサ２８とを駆動して、温風をドラム３に送ることによりドラム３内の洗濯物を乾燥させる制御を行う。このような乾燥運転を行うことにより、商用電源２１からインバータ回路２４、２５、２６に至る電源ラインには、大電流が流れ、電源高調波電流の大きさも相当に大きくなる。そのため、大きな騒音を発生する原因となる。
【００１８】
このような騒音を低減するために、電源ラインに直列にリアクタを接続し、電源高調波電流を抑制する構成が取られる。図４には、商用電源２１と整流器２２の間に、リアクタとしてコイル３４が接続された例を示す。電源ラインに流れる電源高調波電流は、このコイル３４により減衰され、騒音が低減される。
【００１９】
特許文献１には、モータ駆動用のインバータ回路に直流電圧を供給するための整流回路と交流電源の間に、交流電源に直列にリアクタが接続されたモータ駆動回路が開示されている。しかし、このリアクタは、交流電源を短絡する手段を設けるための補助要素として設けられたものである。すなわち、短絡手段は、交流電源のゼロクロス時から所定のディレイ時間を起点として、制御信号のパルス幅によって設定される期間に短絡動作を行う。交流電源の電源電圧の半周期に一回もしくは複数回、電源を短絡して力率を改善することにより、電源電圧変動が生じても電源装置の力率を最大値に保ちながら、インバータ回路に供給される直流電圧を一定に制御することを意図したものである。
【特許文献１】特開２００４−７２８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
図４に示した上記構成の洗濯乾燥機において、商用電源２０に直列に接続されたコイル３４（リアクタ）は、自身の電気抵抗により、流れる電流に応じた無駄な電力を消費する。
【００２１】
一方、負荷の消費電力が少ないときは、リアクターがなくても電源高調波電流は所定値以下となるので、リアクターは、全く意味のない電力を消費することになる。
【００２２】
また、特許文献１に記載されたリアクタは、騒音の低減を目的とするものではないため、騒音の低減のための動作との関係で、自身に流れる電流による電力消費についての課題を示唆するものではない。
【００２３】
上述の問題を考慮して、本発明は、騒音の原因となる電源高調波電流を抑制するためのリアクターに起因する、電源ラインを流れる電流が小さいときの無駄な消費電流を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明の洗濯乾燥機は、洗濯物を収容して回転運動を行うドラムと、前記ドラムを回転自在に内包し洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記ドラムを回転駆動するドラムモーターと、前記ドラム内に空気を送風するファンを回転駆動するファンモーターと、前記ファンによる送風空気を冷却除湿したのちに加熱するヒートポンプユニットと、前記ヒートポンプユニットの冷媒を輸送するコンプレッサと、前記ドラムモーター、前記ファンモーター、および前記コンプレッサに電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路に電力を供給する電源ラインと、前記電源ラインに直列に接続されたリアクターと、前記リアクターに並列に接続されたリレーと、前記インバータおよび前記リレーの駆動制御を行う制御部とを備える。
【００２５】
そして、前記制御部は乾燥運転のモードでは、前記ドラムモーターを駆動してドラムを回転させて洗濯物をタンブルしながら、前記ファンモータと前記コンプレッサとを駆動して、温風を前記ドラムに送ることにより前記ドラム内の洗濯物を乾燥させる動作を制御する機能を有し、前記乾燥運転の動作中に前記制御部は、前記電源ラインから供給される電流が所定値を超えるときは、前記リレーを開に制御して前記リアクターを介して電流を流し、前記電源ラインから供給される電流が前記所定値以下のときは、前記リレーを閉に制御して前記リアクターを迂回して電流を流すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
上記構成によれば、負荷の消費電力が大きい場合に電源ラインに流れる電源高調波電流をリアクターにより抑制し、電源ラインに流れる電源高調波電流が小さい場合にはリアクターに起因する無駄な消費電流を低減して、実用上十分な騒音抑制効果と、省エネルギー効果を両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の洗濯乾燥機は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００２８】
すなわち、前記電源ラインに流れる電流を検知する電流センサを備え、前記制御部は、前記電流センサが検出する電流が所定値未満のときに、前記リレーを閉に制御する構成とすることができる。
【００２９】
また、前記ドラムモーター、前記ファンモーター、および前記コンプレッサの回転数を検出する回転センサを備え、前記制御部は、前記回転センサが検知する回転数に基づく前記各モータに流れる電流の推定値の総計が所定値未満のとき、前記リレーを閉に制御する構成とすることができる。
【００３０】
また、運転シーケンスの中で、前記電源ラインに流れる電流が所定値以下となる条件に設定されているモードでは、前記制御部は、前記リレーを閉に制御する構成とすることができる。
【００３１】
また、前記制御部は、省エネ運転モードでは、前記コンプレッサの回転数を必要最低限に抑えるとともに、前記リレーを閉に制御する構成とすることができる。
【００３２】
また、前記リアクターは中間タップを備え、前記リレーが前記リアクターの一端と前記中間タップとの間に接続された構成とすることができる。
【００３３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
（実施の形態）
本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯乾燥機のモータ駆動装置のブロック図を、図１に示す。本実施の形態におけるドラム式洗濯乾燥機の全体構造は、図３に示したものと同様である。また、図１に示すモータ駆動装置の基本的な構成は、図４に示した従来例のものと同様である。従って、同様の要素については同一の参照符号を付して、重複する説明を簡略化する。
【００３５】
図１に示すモータ駆動装置でも、商用電源２１の交流電力を、整流器２２及び平滑コンデンサ２３により平滑化し、その直流電源は、ドラムモーター用インバータ回路２４、ファンモーター用インバータ回路２５およびコンプレッサ用インバータ回路２６に供給される。制御部２９は乾燥運転を制御する機能を有し、ドラムモーター７を駆動しドラム３を回転させて洗濯物をタンブルしながら、ファンモータ２７とコンプレッサ２８とを駆動して、温風をドラム３に送ることによりドラム３内の洗濯物を乾燥させる動作が行われる。
【００３６】
また、乾燥運転時に商用電源２１からインバータ回路２４〜２６に至る電源ラインに流れる大電流に起因する電源高調波電流を抑制するために、商用電源２０と整流器２２の間に、リアクタとしてコイル３４が接続されている。
【００３７】
本実施の形態は、コイル３４に並列にリレー３５が接続され、制御部２９により動作を制御される点が、従来例と相違する。また、電源ラインに流れる電流を検出するために、商用電源２０と整流器２１の間に電流センサ３６が設けられ、その検出信号は制御部２９に入力される。制御部２９は、その検出された電流値に基づいてリレー３５の開閉を制御する。
【００３８】
すなわち、検出電流が所定値を超えるときは、リレー３５を開に制御し、電源ラインの電流がコイル３４を介して流れるようにする。それにより、電源ラインに大電流が流れても、電源高調波電流は抑制され、騒音の発生が低減される。
【００３９】
一方、検出電流が所定値以下のときは、リレー３５を閉に制御し、電源ラインの電流がコイル３４を流れないようにする。それにより、電源ラインに流れる電源高調波電流をコイル３４により抑制する効果は得られなくなる。しかし、電源ラインに流れる電流が小さいときは、電源高調波電流も小さくなり、それによる騒音の大きさは実用上十分に小さくなるので、問題はない。これにより、コイル３４を流れる電流に起因する無駄な電力消費を回避して、省エネルギー化を図ることができる。
【００４０】
なお、リレー３５の制御を、電流センサ３６による検出電流値に基づいて行うのは、
電源ラインからインバータ回路２４〜２６に供給される電流の大きさに応じた制御を行う方法の一例である。すなわち、電源ラインから供給される電流の大きさに対応する値を検出し、その検出値に基づいてリレー３５を制御することができれば、他のどのような方法を用いることも可能である。
【００４１】
例えば、ドラムモーター７、ファンモーター２７、およびコンプレッサ２８各々に設けられた位置検出素子３１ａ〜３１ｃの検出信号に基づいて各モーターの回転数を検知する回転数検知部３３を各々設ける。そして、各モーター７、２７、２８の回転数に基づく各モータに流れる電流の推定値の総計に応じて、リレー３５の開閉を制御することができる。すなわち、各モータに流れる電流の総計は、電源ラインから供給される電流の大きさに対応するので、モーター７、２７、２８の回転数とモーター電流の関係を調べておけば、各モーターの回転数の検出値に応じて、リレー３５の制御を行うことが可能である。
【００４２】
また、各運転シーケンスにおいては、電源ラインに流れる電流がどの程度になるのかは、予測可能である。従って、運転モードに応じて予め、リレー３５の開閉を制御部２９に設定しておくことができる。それにより、電源ラインに流れる電流を検出して制御する必要はなくなり、制御が簡単になる。
【００４３】
例えば、上述のように、乾燥運転時にはドラムモーター７、ファンモータ２７、及びコンプレッサ２８が全て駆動され、大電流が流れるので、リレー３５を開に制御して、電源高調波電流を抑制するように動作させる。これに対して、電源ラインに流れる電流が所定値以下となる条件に設定されているモードについては、そのことが予め判っているので、リレー３５を閉に制御するように設定しておく。
【００４４】
電源ラインに流れる電流が所定値以下となるモードとしては、例えば省エネ運転モードが挙げられる。省エネ運転モードでは、コンプレッサ２８の回転数を必要最低限に抑えるとともに、リレー３５を閉に制御する。あるいは、デリケートな洗濯を行うモードでは、電源ラインに流れる電流は小さくなる。
【００４５】
なお、図１では、リレー３５がコイル３４の両端に接続された例を示したが、これに代えて図２のようにすることもできる。図２に示すモータ駆動装置の基本的な構成は、図１に示した実施の形態１のものと同様である。従って、同様の要素については同一の参照符号を付して、重複する説明を簡略化する。この例では、コイル３７が中間タップ３８を備え、リレー３５がコイル３７の一端と中間タップ３８との間に接続されている構成が採られる。
【００４６】
この構成によれば、乾燥運転の動作中に前記電源ラインから供給される電流が所定値以下のときは、リレー３５を閉に制御することにより、コイル３７の一部を迂回し、残りの一部を介して電流が流れる。それにより、電源高調波電流を抑制する効果を一部残しながら、コイル３７による消費電流を低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の洗濯乾燥機によれば、電源ラインに流れる電源高調波電流に起因する騒音を低減し、しかも、電源ラインに流れる電源高調波電流が小さい場合のリアクターに起因する無駄な消費電流を低減して、実用上十分な騒音抑制効果と、省エネルギー効果を両立させることができ、ヒートポンプによる除湿乾燥方式を用いたドラム式洗濯乾燥機に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯乾燥機のモータ駆動装置を示すブロック図
【図２】同モータ駆動装置における要部の他の例を示す図
【図３】従来例のヒートポンプによる除湿乾燥方式を用いたドラム式洗濯乾燥機の構造を示す断面図
【図４】同洗濯乾燥機のモータ駆動装置を示すブロック図
【符号の説明】
【００４９】
１  洗濯機本体
２  水槽
３  ドラム
３ａ  攪拌突起
４  衣類出入口
５  扉
６  透孔
７  ドラムモータ
７ａ、７ｂ、７ｃ  ３相巻線
８  注水管路
９  排水管路
１０  操作パネル
１１  循環送風経路
１２  蒸発器
１３  凝縮器
１４  循環ファン
１５  循環空気導入管路
１６  送風管路
２１  商用電源
２２  整流器
２３  平滑コンデンサ
２４  ドラムモータ用インバータ回路
２４ａ〜２４ｆ  スイッチング素子
２５  ファンモータ用インバータ回路
２６  コンプレッサ用インバータ回路
２７  ファンモータ
２８  コンプレッサ
２９  制御部
３０  入力設定部
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  ロータ位置検出素子
３２  駆動回路
３３  回転数検知部
３４、３７  コイル
３５  リレー
３６  電流センサー
３８  中間タップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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