(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯および乾燥される衣類を収納するドラムと、前記ドラムを回転させる誘導電動機と、前記誘導電動機に電力を供給するインバータ回路と、前記ドラム内に乾燥用の空気を加熱する加熱手段と、速度設定値を出力する速度設定手段と、を有し、
洗濯時には前記インバータ回路が前記誘導電動機を駆動し、乾燥時には前記インバータ回路が前記誘導電動機を駆動するとともに前記加熱手段が動作し、
前記インバータ回路は、洗濯時および乾燥時に前記誘導電動機の速度が前記速度設定手段の出力する所定値と同等となる電流であって、スベリ周波数が洗濯時に乾燥時よりも高く、洗濯時の起動時に定常時よりも大きくなるような電流を前記誘導電動機に供給する洗濯乾燥機。
【請求項２】
インバータ回路は、誘導電動機の入力電流を検知する電流検知手段を有する請求項１に記載の洗濯乾燥機。
【請求項３】
インバータ回路は、電流検知手段の出力を磁束成分とそれに直交する成分に分けて制御する電流制御手段を有する請求項２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、一般家庭などにおいて使用される洗濯乾燥機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の洗濯乾燥機は、洗濯物を入れるドラムを回転駆動する三相誘導電動機と、乾燥用ヒータを設け、前記三相誘導電動機の供給電圧の平均値を、乾燥工程において、
洗濯工程におけるそれより低下させて、前記誘導電動機の回転トルクを低下させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、特許文献１に記載された従来の洗濯乾燥機を示すものである。図８に示すように、外槽１内に、洗濯物２を入れるドラム３を設け、ドラム３をベルト４を介して回転駆動する三相誘導電動機５と、乾燥用ヒータ６、および送風ファンモータ７を設け、三相誘導電動機５は、インバータ回路８から電力が供給されるものとなっている。
【０００４】
交流電源９からは、ファン駆動回路１０、ヒータ駆動回路１１、整流回路１２に電力が供給され、整流回路１２の出力がインバータ回路８に供給される。
【０００５】
さらに、ファン駆動回路１０、ヒータ駆動回路１１、インバータ回路８は、制御部１３によって制御されるものとなっており、制御部１３は、入力キー回路１４からの信号を受けるものとなっている。
【０００６】
図９は、従来の洗濯乾燥機の制御部１２内の制御フローチャートを示すものである。スタート（ステップＳ１）、入力キー操作（ステップＳ２）の順に処理した後、各周波数の変調度セット（ステップＳ３）を行い、その後、洗濯か否か（ステップＳ４）の判定がＮＯの場合には、乾燥か否か（ステップＳ５）の判定に移り、ここでＹＥＳであれば、変調度Ｘ係数（１以下）（ステップＳ６）を実行し、乾燥か否か（ステップＳ５）の判定がＮＯの場合には、他の工程（ステップＳ７）に移るものとなる。
【０００７】
よって、電動機起動（ステップＳ８）の時点では、洗濯工程であるか乾燥工程であるかの判断と、乾燥工程である場合には、変調度として、係数（１以下）が乗算されている分、洗濯工程の場合よりも、変調度が低く、よって三相誘導電動機５への供給電圧が低い状態が実現され、これによって、回転トルクが洗濯工程におけるそれよりも低下した動作となって、結果、乾燥時の無駄な電力消費を抑えるものとなっている。
【０００８】
電動機起動（ステップＳ８）の後、電動機停止（ステップＳ９）に移り、乾燥終了か否か（ステップＳ１０）の判定がＹＥＳであれば、エンド（ステップＳ１１）に進み動作を終了するものとなり、乾燥終了か否か（ステップＳ１０）の判定がＮＯである場合には、洗濯か否か（ステップＳ４）の判定に戻るものなっており、乾燥終了まで動作が続けられるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−１５２９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、三相誘導電動機５への供給電圧のみによって、乾燥工程における回転トルクを、洗濯工程のそれよりも低く抑え、乾燥工程での電力の浪費を抑えようとするものであるが、供給電圧だけでは誘導電動機の動作条件が確定しないため、例えば一次周波数、あるいはスベリ周波数のように、一般に誘導電動機の発生トルクを決定する他の要素の関係によっては、発生するトルクがドラム１の駆動に必要なものが得られるかどうかの確証ができず、結果として十分な回転トルクが得られずに不安定となって、ひどい場合には失速して停止してしまったり、回転トルクが足りても乾燥工程での無駄な電力の十分な削減効果が得られない場合があるという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、誘導電動機の駆動条件をより的確に規定
することにより、特に乾燥時の必要トルクを確保し、誘導電動機への供給電流を抑え、また無駄な電力消費も確実に抑えることができる洗濯乾燥機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯乾燥機は、洗濯および乾燥される衣類を収納するドラムと、前記ドラムを回転させる誘導電動機と、前記誘導電動機に電力を供給するインバータ回路と、前記ドラム内に乾燥用の空気を加熱する加熱手段と、速度設定値を出力する速度設定手段と、を有し、洗濯時には前記インバータ回路が前記誘導電動機を駆動し、乾燥時には前記インバータ回路が前記誘導電動機を駆動するとともに前記加熱手段が動作し、前記インバータ回路は、洗濯時および乾燥時に前記誘導電動機の速度が前記速度設定手段により設定された所定値と同等となる電流であって、スベリ周波数が洗濯時に乾燥時よりも高く、洗濯時の起動時に定常時よりも大きくなるような電流を前記誘導電動機に供給するものである。
【００１３】
これによって、比較的簡単な構成でありながら、誘導電動機の動作条件が確定し、発生トルクとしてドラム回転に必要なものが確実に得られるものとなり、前記誘導電動機に特性に磁気飽和などによる非線形性を有するものであっても、洗濯時と乾燥時における誘導電動機の入力電流を抑え、効率も高いものが得られるものとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の洗濯乾燥機は、乾燥時の無駄な電力を抑えた省エネ効果を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における洗濯乾燥機のブロック図を含む本体断面図
【図２】同洗濯乾燥機の誘導電動機の電流と一次インダクタンスＬ１のグラフ
【図３】同洗濯乾燥機の誘導電動機の電流が最小となる条件を示したグラフ
【図４】本発明の実施の形態２における洗濯乾燥機のブロック図を含む本体断面図
【図５】本発明の実施の形態３における洗濯乾燥機の制御ブロック図
【図６】本発明の実施の形態４における洗濯乾燥機の制御ブロック図
【図７】（ａ）同洗濯乾燥機の洗濯時の起動時の起動信号発生手段の出力信号Ｓ１の波形を示すグラフ（ｂ）同洗濯乾燥機の洗濯時の起動時の起動信号発生手段の出力信号Ｓ２の波形を示すグラフ（ｃ）同洗濯乾燥機の洗濯時の起動時のスベリ周波数の変化を示すグラフ（ｄ）同洗濯乾燥機の洗濯時の起動時の電流値の変化を示すグラフ
【図８】従来の洗濯乾燥機のブロック図を含む本体断面図
【図９】同洗濯乾燥機の制御フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、洗濯および乾燥される衣類を収納するドラムと、前記ドラムを回転させる誘導電動機と、前記誘導電動機に電力を供給するインバータ回路と、前記ドラム内に乾燥用の空気を加熱する加熱手段と、速度設定値を出力する速度設定手段と、を有し、洗濯時には前記インバータ回路は前記誘導電動機を駆動し、乾燥時には前記インバータ回路が前記誘導電動機を駆動するとともに前記加熱手段が動作し、前記インバータ回路は、洗濯時に乾燥時よりも高いスベリ周波数の電流を前記誘導電動機に供給する洗濯乾燥機とすることにより、比較的簡単な構成でありながら、誘導電動機の動作条件が確定し、発生トルクとしてドラム回転に必要なものが確実に得られるものとなり、前記誘導電動機に特性に磁気飽和などによる非線形性を有するものであっても、洗濯時と乾燥時における誘導電動機の入力電流を抑え、効率も高いものが得られるものとなる。
【００１７】
上記構成において、インバータ回路が、洗濯時と乾燥時に、誘導電動機の速度が前記速
度設定手段により設定された所定値と同等となる電流を出力する洗濯乾燥機とすることにより、比較的簡単な構成で、洗濯時と乾燥時のトルクの変化に対し、電流を加減することによって速度が所定値に保つことができるため、布のまわりが良好となり、優れた洗濯性能、および乾燥性能を上げることができる。
【００１８】
上記構成において、インバータ回路が、誘導電動機の入力電流を検知する電流検知手段を有する洗濯乾燥機とすることにより、構成は若干複雑になるが、洗濯時と乾燥時のトルクの変化に対し、電流を加減することによって速度が所定値に保つことができるため、布のまわりが良好となり、優れた洗濯性能、および乾燥性能を上げることができる。
【００１９】
上記構成において、インバータ回路が、電流検知手段の出力を磁束成分とそれに直交する成分に分けて制御する電流制御手段を有する洗濯乾燥機とすることにより、急激な負荷トルクの変動に対しても、直交成分の電流の加減による応答性の高い反応を実現することができ、ドラムの速度変動を抑えてより高い洗濯性能、および乾燥性能が得られることができる。
【００２０】
上記構成において、インバータ回路が、洗濯時の起動時に、定常時より大きいスベリ周波数の電流を誘導電動機に供給する洗濯乾燥機とすることにより、特に磁気飽和によるインダクタンスの減少が顕著な小型・低コストの誘導電動機をしようしながらも、多量の布が入った状態で必要となる大きな起動トルクを、より小さい電流で得ることができるものとなり、低コストのインバータ回路からピーク電流を抑えた条件でも、十分な起動性能が得られるものとなる。
【００２１】
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、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。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における洗濯乾燥機のブロック図を含む本体断面図、図２は、同洗濯乾燥機の誘導電動機の電流と一次インダクタンスＬ１のグラフ、図３は、同洗濯乾燥機の誘導電動機の電流が最小となる条件を示したグラフを示すものである。
【００２３】
図１において、洗濯および乾燥される衣類３０を収納するドラム３１、ドラム３１をベルト３２を介して回転させる誘導電動機３３、誘導電動機３３に可変周波数の電力を供給するインバータ回路３４、ドラム３１内に乾燥用の空気を加熱する加熱手段３５を有している。
【００２４】
加熱手段３５の具体構成としては、古来から広く用いられている電気ヒータの他、圧縮機や熱交換器を用いたヒートポンプサイクルと呼ばれるようものであっても良く、その場合には、発熱側の熱交換器が加熱手段３５として働くものとなる。
【００２５】
ここで誘導電動機３３は、毎分１万回転以上というかなりの高速で運転するものであり、鉄損を低減するため、２極（極対数＝１）の設計としており、機械角と電気角は等しいが、必ずしも２極とする必要はなく、４極（極対数＝２）などでもよい。
【００２６】
インバータ回路３４は、３相６石のＩＧＢＴ、および駆動回路などを１パッケージに収めたインバータモジュール３６、３相の各電圧指令信号を受け１５ｋＨｚの三角キャリア波を用いたパルス幅変調（ＰＷＭ）によって、インバータモジュール３６に各ＩＧＢＴのオンオフ信号を出力するＰＷＭ回路３７、電圧ベクトルの大きさＶａと位相θを受けて３相の瞬時変調度に変換しＰＷＭ回路３７に出力する回転分配手段３８、誘導電動機３３の速度を検知する速度検知手段４０、速度設定値を出力する速度設定手段４１、速度設定手
段４１と速度検知手段４０の出力の差、すなわち速度誤差を求めて、これをＰＩ（比例、積分）計算し、回転分配手段３８に出力する速度誤差増幅手段４２、スベリ周波数を設定するスベリ周波数設定手段４３、スベリ周波数設定手段４３の出力値と、速度検知手段４０の和を計算し、誘導電動機３３の一次周波数を出力する加算手段４４、加算手段４４の出力を時間積分し、位相θの瞬時値を計算して回転分配手段３８へと出力する積分手段４５を設けている。
【００２７】
図２において、本実施の形態における誘導電動機３３の電流に対する一次インダクタンスＬ１は、実線で示したものとなっており、電流に関係なく一定のＬ１値となっている。図２においては、電流値としては一次電流ベクトルの絶対値で示しており、正弦波電流を用いる場合、定常的には線電流の実効値の√３倍に相当するものとなる。ちなみに、磁気飽和の影響が見られる場合には、破線で示した特性となり、電流値が低い範囲ではほぼ一定のＬ１値となるが、大電流域においては、電流の増加と共にＬ１値が低下している。
【００２８】
以上の構成において、本実施の形態の洗濯乾燥機は、洗濯時にはインバータ回路３４は、誘導電動機３３のみを駆動し、乾燥時にはインバータ回路３４は誘導電動機３３を駆動するとともに加熱手段３５も動作し、ドラム３１内の空気の相対湿度を低下させることによって、衣類３０を効果的に乾燥に導く動作を行う。
【００２９】
速度設定手段４１の出力と、速度検知手段４０の差に応じて、速度誤差増幅手段４２が動作することにより、回転分配手段３８への入力となる電圧指令値が加減されるので、インバータ回路３４は、洗濯時にも乾燥時にも、誘導電動機３３の速度がほぼ所定値となる電圧を出力することになる。
【００３０】
特に、ドラム３１の回転軸が水平、または水平から３０度程度までの傾斜を持たせて回転軸を設けた構成においては、洗濯時と乾燥時のドラム３１の回転速度は、ほぼ同一の値で、洗濯性能、乾燥性能とも最高のものが得られることが発明者らの検討がわかっており、その速度は、ほぼドラム３１の直径と地球の重力加速度によって決まり、家庭用のサイズとなる数十ｃｍのドラム３１では、毎分５０〜６０回転程度の値となる。
【００３１】
特に、本実施の形態においては、インバータ回路３４は、スベリ周波数設定手段４３は乾燥時と洗濯時で同等の値を出力するものとしているため、洗濯時と乾燥時に同等のスベリ周波数の電流を誘導電動機３３に供給するものとなり、従来の技術のような乾燥時であるか洗濯時であるかという区別なしでも構成可能となる。
【００３２】
図３は、トルクを横軸、スベリ周波数を縦軸で示している。図３においても、本実施の形態で使用している誘導電動機３３の特性は、実線で示しているように、トルクに関係なく一定のスベリ周波数で、ほぼ最小電流とすることができるものとなっている。
【００３３】
インバータ回路３４から誘導電動機３３に供給される電流（一次電流）が最小となるスベリ周波数条件は、励磁電流（磁化電流）成分とそれに直交する電流成分がほぼ等しい条件となり、誘導電動機３３では、この時の電流ベクトルの絶対値をＩａ［Ａ］は、トルクＴ［Ｎｍ］、一次インダクタンスＬ１［Ｈ］、結合係数ｋ、極対数Ｎｐに対して、数式１となり、この時のスベリ周波数ｆｓ［Ｈｚ］は、二次抵抗Ｒ２［Ω］として、数式２となる。
【００３４】
【数１】
0005387357.tif 000002
【００３５】
【数２】
0005387357.tif 000003
【００３６】
以上は、誘導電動機３３が線形のものであるという条件であり、Ｒ２やＬ１の値が一定であれば、ｆｓが一定値となる。本実施の形態に使用している誘導電動機３３の場合、Ｒ２＝１．０［Ω］、Ｌ１＝０．１［Ｈ］程度のものとなっていることから、ｆｓ＝１．５９［Ｈｚ］が、一次電流最小の条件となる。
【００３７】
したがって、本実施の形態では、乾燥時と洗濯時にスベリ周波数を同等の値に保って制御することにより、誘導電動機３３の動作条件が確定し、常にインバータ回路３４から誘導電動機３３に供給する電流を、ほぼ最小値に抑えることができるものとなり、インバータ回路３４の構成部品（たとえばＩＧＢＴなど）の電流定格が小さく・低コストのものであっても、損失を最小限にとどめた運転が可能となり、誘導電動機３３についても、少なくとも一次銅損は最小に抑えることができる。
【００３８】
ちなみに、誘導電動機３３の効率に関しては、二次銅損や鉄損があるため、本実施の形態で述べている一次電流最小条件とは、若干ずれるものとなる。
【００３９】
しかしながら、発明者らの実験によれば、洗濯時や乾燥時での低速条件においては、鉄損の影響はほぼ無視できるものとなり、また比較的トルクが小さい乾燥時については、一次電流最小条件での運転により、ほぼ誘導電動機３３の効率最大点での動作が可能となり、特に洗濯乾燥機において洗濯時に比べて乾燥時の運転時間が長く、省エネの面の効果を考えると、乾燥時に誘導電動機３３が高効率で運転できるメリットは著しく大なるものと言える。
【００４０】
洗濯時においては、インバータ回路３４の出力電流を極力抑えて負担の抑えた運転ができるという効果は大きく、布が固まったりして、負荷のトルクが急に大きくなった場合など、限られたインバータ回路３４の定格出力電流内で、最大限のトルクを実現できる点は、洗濯性能を確保する上で、非常に大きなメリットとなる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態においては、インバータ回路は、洗濯時と乾燥時に同等のスベリ周波数の電力を前記誘導電動機に供給することにより、非常に簡単な構成でありながら、誘導電動機の動作条件が確定し、発生トルクとしてドラム回転に必要なものが確実に得つつ誘導電動機への供給電流を抑えて、インバータ回路の負担を軽減し、特に乾燥時の無駄な電力消費が抑えられるものとなる。
【００４２】
なお、制御のブロック構成として、例えばベクトル制御のように（二次）磁束の向きの電流成分と、それに直交する電流成分に分けて制御するというような構成もよく用いられるが、必ずしもそのような構成を用いなくてもかまわず、スベリ周波数が所定値となるように一次周波数が決定されるものであれば、インバータ回路３４の内部の構成要素としては、どのような構成のものであってもかまわず、実速度が設定値と等しくなるよう速度を制御したいのではあれば、インバータ回路３４から誘導電動機３３に供給される電圧、または電流を加減できるような構成要素を適宜設ければよく、インバータ回路３４の内部の構成に関わらず、効果は同様に得ることができるものとなる。
【００４３】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における洗濯乾燥機のブロック図を含む本体断面図である。実施の形態１と同一の構成については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態２においては、誘導電動機４９と、インバータ回路５０の構成のみが、実施の形態１と異なっているが、他の構成要素については、実施の形態１と同等のものを構成要素として用いている。
【００４５】
図４において、誘導電動機４９は、実施の形態１よりも、若干設計が異なり、磁気飽和による一次インダクタンスＬ１の低下が起こりやすく、ちょうど図２の破線に示した特性となるものを用いている。
【００４６】
インバータ回路５０は、誘導電動機４９の入力電流を検知する電流検知回路５１、速度設定手段４１からの信号である設定速度と、速度検知手段４０の差を増幅して、電流の設定値に変換する速度誤差増幅手段５２、速度誤差増幅手段５２と電流検知回路５１の差をＰＩ要素を入れて増幅する電流誤差増幅手段５３が設けられ、電流制御手段５４を構成している。
【００４７】
本実施の形態２においては、電流検知手段５１は、３相６石構成のインバータモジュール３６の低電位側の３つのスイッチング素子が接続された部分に挿入された、１本の抵抗器５５と、抵抗器５５の端子間に発生した電圧のピークホールドをすることにより、誘導電動機４９に供給されている電流のピーク値に相当する電流値を検知して出力するピークホールド回路５６によって構成されている。
【００４８】
抵抗器５５の両端に発生する電圧は、１Ｖ以下の低いものとなるので、ピークホールド回路５６は、内部にオペアンプを有し電圧増幅しつつピーク値に対応したアナログ電圧を出力するものが有効である。
【００４９】
さらに、スベリ周波数設定手段６０については、２．２Ｈｚを出力する洗濯時用スベリ周波数設定手段６１、１．６Ｈｚを出力する乾燥時用スベリ周波数設定手段６２、および洗濯時と乾燥時それぞれに、洗濯時用スベリ周波数設定手段６１と乾燥時用スベリ周波数設定手段６２の出力を切り換えて、加算手段４４に出力する切換手段６３を有している。
【００５０】
以上の構成において、本実施の形態２の洗濯乾燥機は、実施の形態１と同様に、誘導電動機４９がドラム３１を回転駆動し、洗濯時と乾燥時の運転が行われるものであるが、特に本実施の形態においては、スベリ周波数設定手段６０の出力信号として、洗濯時には２．２Ｈｚ、乾燥時には１．６Ｈｚを用いるものとなる。
【００５１】
また、本実施の形態２においては、電流検知手段５１によって、三相の線電流のピーク値に相当する値の電流に応じた信号がピークホールド回路５６から出力され、これは電流ベクトルの大きさに比例したものとなる。
【００５２】
速度検知手段４０によって検知された実際の回転速度と、速度設定手段４１の誤差に応じて、速度誤差増幅手段５２は電流値設定値として出力し、電流検知手段５１との差、すなわち電流誤差が電流誤差増幅手段５３によって、電圧の設定値となって、回転分配手段３８に入力される。
【００５３】
なお、速度誤差増幅手段５２が出力する電流値の設定値については、インバータモジュール３６の電流定格容量を超えないようにするため、電流ベクトルＩａの絶対値として、１０Ａを上限としており、それを超える場合には１０Ａに抑えるものとしている。位相θについては、実施の形態１と同様に、積分手段４５から出力されるものが用いられる。
【００５４】
これによって、洗濯時と乾燥時においては、誘導電動機４９の速度はほぼ速度設定手段４１で設定された所定値となるように、加減された電流が誘導電動機４９へと出力される
状態となり、かつ洗濯時には乾燥時よりも高いスベリ周波数の電流を誘導電動機４９に供給するものとなる。
【００５５】
磁気飽和の影響が存在する誘導電動機４９の特性については、実施の形態１の図２で破線で示したように一次インダクタンス値が電流の増加に伴って低下し、最小電流となるスベリ周波数条件については、図３の破線で示していたように、トルクの増加とともに増加していくものとなる。
【００５６】
これは、磁束Φ［Ｗｂ］が飽和してきた場合に、一次インダクタンスＬ１［Ｈ］が、励磁電流Ｉｍ１［Ａ］に対して、数式３の計算式で求められるものであるが、誘導電動機４９の内部の磁束は、鉄心の磁束密度が１．５Ｔ程度になった段階で、磁気飽和が顕著に見られるようになり、磁束値を電流値で除したインダクタンスＬ１の値は、減少してくる傾向がある。
【００５７】
【数３】
0005387357.tif 000004
【００５８】
この時のスベリ周波数ｆｓ［Ｈｚ］は、二次抵抗Ｒ２［Ω］として、数式４にて、Ｌ１が減少するとなれば、スベリ周波数ｆｓが増加するというメカニズムと理解しても方向としては正しい。
【００５９】
【数４】
0005387357.tif 000005
【００６０】
特に、洗濯時には、必要となるトルクか大きいことから、極力インバータ回路５０からの出力電流を抑えて、インバータ回路５０の負担を軽くしたい場合が多いものであるが、本実施の形態においては、磁気飽和、すなわち非線形が存在する誘導電動機４９に対して、乾燥時の電流も極力抑えながら、洗濯時においてもスベリ周波数を切り換えることによる条件作りによって、電流を最小条件に抑えることができるため、その結果インバータ回路５０の出力電流を抑えることができ、洗濯時の誘導電動機４９の効率も向上できる方向となる。
【００６１】
一般に、磁束の飽和が問題にならないように、どんな場合でも低い磁束で済むように誘導電動機を設計した場合には、誘導電動機は重かつ大なるものとなり、コストも高いものとなってしまう。
【００６２】
このため、誘導電動機４９は、特に洗濯乾燥機の起動時のような短時間ではあるが、かなり大きなトルクを必要とする条件での、内部の磁路の磁束密度を、ほぼ飽和磁束密度に達する程度に高めておくのが、経済的なものとなり、本実施の形態においては、そのような特性の誘導電動機４９を用いても、良好な動作が得られるものである。
【００６３】
以上のように、本実施の形態２においてはインバータ回路５０が、洗濯時に乾燥時よりも高いスベリ周波数の電力を誘導電動機４９に供給することにより、比較的簡単な構成でありながら、誘導電動機４９の動作条件が確定し、発生トルクとしてドラム回転に必要なものが確実に得られるものとなり、誘導電動機４９に特性に磁気飽和などによる非線形性を有するものであっても、洗濯時と乾燥時における誘導電動機４９の入力電流を抑え、効率も高いものが得られるものとなる。
【００６４】
特に、電流の低減効果よりも、効率を重要視する場合には、洗濯時用スベリ周波数設定手段６１、乾燥時用スベリ周波数設定手段６２の設定値を、誘導電動機４９の効率の最大条件となる値を入れておけば、それを実現することも可能である。
【００６５】
本実施の形態２において、電流検知回路は、１本の抵抗器５５とピークホールド回路５６を用いた非常に簡単な構成のものとしているが、特にこのような構成に限るものではなく、ＤＣＣＴと呼ばれるような磁気センサを用いて直流あるいは非常に低い周波数成分の電流を検知することができるようにしたものや、インバータモジュール３６内の低電位側の３個のスイッチング素子の低電位側のそれぞれに１本ずつ、計３本の抵抗器を設けたものなどであってもよく、ピークホールドではなく、三相各相の瞬時電流値から、誘導電動機４９への入力電流ベクトルの絶対値を検出するものであってもよく、さらにそれを直交する２軸成分に分けて検出するものなどであってもよく、要は結果として誘導電動機４９の電流が制御されるものであれば、所定値となる電流値を誘導電動機４９に供給することができる。
【００６６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における洗濯乾燥機の制御ブロック図である。実施の形態１および２と同一の構成については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６７】
図５においては、インバータ回路７０の中の構成要素である電流制御手段７１がインバータモジュール３６の低電位側の３個のスイッチング素子のそれぞれに接続した３本の抵抗器７２、７３、７４、およびそれらの両端電圧から三相各相の電流の瞬時値に対応するアナログ電圧を出力する増幅器７５を有するものとなっている。そして、電流検知手段７１から三相各相の線電流が、回転分配手段８０に入力される。回転分配手段８０は、位相θを受けながら、三相から二相への変換も行い、直交する２軸（Ｍ軸とＴ軸）の電流成分に分配して出力する。
【００６８】
電流設定手段８１、８２は、それぞれ誘導電動機４９の一次電流のＭ軸成分とＴ軸成分の設定値を出力するものであり、電流誤差増幅手段８３、８４によって、両者とも設定との誤差から一次電圧のＭ軸成分Ｖｍ１とＴ軸成分Ｖｔ１を出力するという構成で、電流制御手段８６が構成されている。
【００６９】
よって本実施の形態３においては、インバータ回路７０は、電流検知手段７１の出力を磁束成分（二次磁束成分）Ｉｍ１と、それに直交する成分Ｉｔ１に分けて制御する電流制御手段８６を有する構成となる。
【００７０】
回転分配手段８８は、２相分の電圧を入力するという点は、実施の形態１とは若干異なるが、やはり位相θの信号を受けながら、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗなどとよばれる）の各電圧に分配していくものとなっている。
【００７１】
ちなみにＭ軸の一次電流を設定する電流設定手段８１については、二次磁束設定手段９０からの信号Φ２＊から、Φ２＊／（ｋ・Ｌ１）で求めており、特にＬ１値に関しては図２で述べた電流による磁気飽和を電流Ｉｍ１の関数として変化させる形で入れており、また二次磁束設定手段９０は、出力Φ２＊の大きな時間的変化（ｄΦ２＊／ｄｔ）は避けた特性を持たせている。
【００７２】
これにより、二次側のＭ軸電流Ｉｍ２を極力抑え、二次磁束Φ２がほぼＩｍ１によって決定される特性を実現するとともに、二次磁束を変化させる際の過渡的な損失を低減している。
【００７３】
また、Ｔ軸の一次電流を設定する電流設定手段８２においては、トルク設定値Ｔ＊と、前述のΦ２＊から、Ｔ＊／（Φ２＊・ｋ）で計算した値を出力する。スベリ周波数設定手段９３は、Ｒ２・Ｉｔ１・ｋ／（２π・Φ２＊）で計算した値を出力している。
【００７４】
本実施の形態３においてトルク設定値Ｔ＊は、速度設定手段４１と速度検知手段４０の誤差（速度誤差）を速度誤差増幅手段９５でトルク値に変換した値であり、これにより設定速度に等しい速度が得られるように、常にトルクの加減がなされるものとなる。このようなトルク制御は、Ｉｔ１の変化からほぼ遅延なくなされることから、非常に応答性の高いトルク制御を実現することも可能となり、衣類３０の回り方などによって負荷変動が大きい場合でも、速度変動を小さく抑えることが可能となる。
【００７５】
二次磁束設定手段９０は、特に本実施の形態３においては、トルク設定値Ｔ＊の関数としており、いずれのトルク条件においても、誘導電動機４９の効率が最高となるスベリ周波数条件となるように、二次磁束設定値Φ２＊を変化させるものとしている。よって、洗濯時と乾燥時と言うような、負荷トルク条件が異なった運転条件に対しても、自動的に最高のモータ効率が得られるスベリ周波数付近の周波数の電流が誘導電動機４９へと供給されるものとなる。
【００７６】
したがって、衣類３０の量の大小などの条件変化によって必要となるトルクが変化した場合などにおいても、高効率の誘導電動機４９の駆動が実現できるものとなり、省エネ効果が高い洗濯乾燥機を実現することができるものとなる。
【００７７】
また、特に、例えば起動直後など必要トルクが大きい条件においては、高効率よりも電流値の低減効果が少しでも大きくとれる条件、たとえばＩｍ１＝Ｉｔ１となるような条件となるように、Φ２＊の設定値を決めることもできる。
【００７８】
いずれにしても、Φ２＊とＴ＊から、スベリ周波数の条件が決まり、誘導電動機４９の動作条件が確定するものとなり、効率、電流などすべてが決まるものとなる。
【００７９】
なお、Ｌ１値を電流Ｉｍ１に応じた非線形関数の採用と、Φ２＊をトルク設定値Ｔ＊の関数にすることが共に必須となるというものではなく、片方のみでも十分な効率確保、あるいは電流低減効果が得られるならば、適宜省いて構成することもできる。
【００８０】
以上のように、本実施の形態においてはインバータ回路７０が洗濯時と乾燥時のそれぞれに、最高のモータ効率が得られるスベリ周波数の電力を誘導電動機４９に供給することにより、最高の省エネ効果をあげることができる。
【００８１】
また、電流検知手段７１の出力を磁束成分Ｉｍ１と、それに直交する成分Ｉｔ１に分けて制御することにより、応答性の高いトルク制御も可能となり、洗濯時や乾燥時の速度変動を抑えることができ、洗濯性能、乾燥性能として極めて高いものが得られる。
【００８２】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における洗濯乾燥機の制御ブロック図、図７（ａ）は、同洗濯乾燥機の洗濯時の起動時の起動信号発生手段の出力信号Ｓ１の波形を示すグラフ、図７（ｂ）は、同洗濯乾燥機の洗濯時の起動時の起動信号発生手段の出力信号Ｓ２の波形を示すグラフ、図７（ｃ）は、同洗濯乾燥機の洗濯時の起動時のスベリ周波数の変化を示すグラフ、図７（ｄ）は、同洗濯乾燥機の洗濯時の起動時の電流値の変化を示すグラフを示すものである。実施の形態１〜３と同一の構成については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８３】
図６においては、インバータ回路１００が、起動時スベリ周波数設定手段１０１、切換手段１０２、起動信号発生手段１０３を有しており、洗濯時に誘導電動機４９を起動する際に、起動信号発生手段１０３は、信号Ｓ１を起動時スベリ周波数設定手段１０１および速度設定手段４１に出力、信号Ｓ２を切換手段１０２に出力するものとなっている。その他の構成要素に関しては、実施の形態２で述べた図４と同等のものを使用している。
【００８４】
以上の構成において、本実施の形態の洗濯乾燥機は、以下のように動作する。
【００８５】
ｔ１においては、図７（ａ）に示すようにＳ１がオンとなり、起動時スベリ周波数設定手段１０１はこれを受けるが、起動時スベリ周波数設定手段１０１から出力されるスベリ周波数は、図７（ｃ）に示されるように、ｔ１からＴｄの期間は０［Ｈｚ］を保ち、ｔ２の時点で３．５［Ｈｚ］となる。
【００８６】
一方、速度設定手段４１には、定常速度であるドラム３１において毎分５０回転がｔ１時点から出力され、設定速度が実速度（＝０）よりも高いことから、電流設定が自動的に引き上げられ、速度誤差増幅手段５２内部の制限値であるＩａ＝１０Ａに達する。Ｔｄ期間においては、周波数が零の状態となるため、トルクは全く発生せず、Ｉａ＝１０Ａとして誘導電動機４９に供給された電流は、すべてＩｍ１となる。
【００８７】
二次磁束Φ２は、約１００ｍｓ（＝Ｌ２／Ｒ２）の二次時定数が作用した形で安定し、ｔ２において起動時スベリ周波数設定手段１０１から出力されるスベリ周波数が３．５Ｈｚとなった段階で、起動トルクを発生する。
【００８８】
しかしながら、ｔ３においてＳ２がオンになるまでの期間は、起動時スベリ周波数設定手段１０１から出力される３．５Ｈｚが、一次周波数となり、誘導電動機４９の速度の上昇に伴って、実線に示すようにスベリ周波数は徐々に低下してくる。ちなみに破線は、３．５Ｈｚの一定値を出力している起動時スベリ周波数設定手段１０１の出力を示している。
【００８９】
ｔ３にて、Ｓ２がオンになった時点で、切換手段１０２は、通常の状態に切り換えられ、起動時スベリ周波数設定手段１０１の出力に代わって、加算手段４４の出力での運転となり、スベリ周波数としては、洗濯時用スベリ周波数設定手段６１の出力である２．２Ｈｚとなって、以降の動作が続けられるものとなる。図７（ｄ）に示した電流についても、ｔ３以降に次第に洗濯時の定常値に近づいていくものとなる。
【００９０】
このように、本実施の形態４においては、洗濯時の起動時に３．５Ｈｚという定常時の２．２Ｈｚよりも大きいスベリ周波数の電流を誘導電動機４９に供給する期間を設けている。
【００９１】
一般に、洗濯時においては、水分を多分に含んだ布が固まりとなって、ドラム３１の下に貯まっていることが多く、その状態から起動するには、例えばドラム３１でのトルクとして２５Ｎｍ程度の大きなものが必要となることが多い。
【００９２】
このような場合に、極力インバータ回路１００から誘導電動機４９への供給電流を抑えようとすると、磁気飽和による影響が、図２に述べた洗濯時よりもさらに顕著となる条件を使用することになり、必要な起動トルクを実現するための電流最小とするスベリ周波数の値としては、洗濯時よりもさらに高い値とする必要がある。
【００９３】
したがって、本実施の形態４のように、磁気飽和がある程度での電流低減が実現できることにより、限られたインバータ回路１００の出力電流定格内で、ドラム３１の確実な起
動が可能となり、洗濯乾燥機として必要な動作を為し得るものとなる。
【００９４】
以上のように、本実施の形態４においては、インバータ回路１００は、洗濯時の起動時に、定格時より大きいスベリ周波数の電流を誘導電動機に供給することにより、磁気飽和の影響が大きい条件での確実なドラムの起動が可能となり、高い洗濯性能を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上のように、本発明にかかる洗濯乾燥機は、乾燥時の無駄な電力を抑えた省エネ効果を上げることができるので、一般家庭などにおいて使用される洗濯乾燥機の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００９６】
３０  衣類
３１  ドラム
３３、４９  誘導電動機
３４、５０、７０、１００  インバータ回路
３５  加熱手段
５１、７１  電流検知手段
５４、８６  電流制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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