(57)【要約】【課題】回路構成の複雑化および製造コストが高くなることを抑えつつ、マイコンのリセット期間中にも回生電力に伴い生じる過電圧から回路素子を保護する。【解決手段】モータ駆動装置は、脱水機の脱水槽を回転するモータを駆動するものであり、インバータ回路、マイクロコンピュータおよび電位固定回路を備える。インバータ回路は、ブリッジ状に接続された複数のスイッチング素子を備える。マイクロコンピュータは、スイッチング素子の駆動を制御する制御信号を出力する制御信号出力端子および入出力端子を備え、インバータ回路の動作を制御する。電位固定回路は、入出力端子がハイインピーダンス状態になると上アーム側および下アーム側のスイッチング素子のうち一方を遮断するとともに他方を導通するようなレベルに制御信号の電位を固定する電位固定動作を実行し、入出力端子が所定の論理レベルの信号を出力する出力状態になると電位固定動作を停止する。【選択図】図２
2014168575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱水機の脱水槽を回転するモータを駆動する脱水機のモータ駆動装置であって、
直流を交流に変換して前記モータに供給するものであり、ブリッジ状に接続された複数のスイッチング素子を備えたインバータ回路と、
前記スイッチング素子の駆動を制御するための制御信号を出力する制御信号出力端子および入出力端子を備え、前記インバータ回路の動作を制御するマイクロコンピュータと、
前記入出力端子がハイインピーダンス状態になると上アーム側の前記スイッチング素子および下アーム側の前記スイッチング素子のうち一方を遮断するとともに他方を導通するようなレベルに前記制御信号の電位を固定する電位固定動作を実行するとともに、前記入出力端子が所定の論理レベルの信号を出力する出力状態になると前記電位固定動作を停止する電位固定回路と、
を備えていることを特徴とする脱水機のモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脱水機のモータ駆動装置において、
前記マイクロコンピュータは、リセット状態から通常状態への移行時、前記モータが回転している間は、前記入出力端子をハイインピーダンス状態に設定するか、または、前記入出力端子を前記出力状態に設定した上で、上アーム側の前記スイッチング素子および下アーム側の前記スイッチング素子のうち一方を遮断するとともに他方を導通するようなレベルに前記制御信号のレベルを設定することを特徴とする脱水機のモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の脱水機のモータ駆動装置において、
前記インバータ回路を介して流れる電流の過電流状態を検出すると過電流検出信号を出力する過電流判定回路を備え、
前記マイクロコンピュータは、前記過電流検出信号が出力されると、前記入出力端子を前記出力状態に設定した上で、上アーム側の前記スイッチング素子および下アーム側の前記スイッチング素子のうち一方または双方を遮断するようなレベルに前記制御信号のレベルを設定することを特徴とする脱水機のモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の脱水機のモータ駆動装置において、
前記電位固定回路は、
上アーム側の前記スイッチング素子および下アーム側の前記スイッチング素子のうち一方を遮断するようなレベルに前記制御信号の電位を固定する第１電位固定部と、
上アーム側の前記スイッチング素子および下アーム側の前記スイッチング素子のうち他方を導通するようなレベルに前記制御信号の電位を固定する第２電位固定部と、
を備え、
前記電位固定動作が実行される際、前記第２電位固定部による電位固定動作に先立って、前記第１電位固定部による電位固定動作が行われることを特徴とする脱水機のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、脱水機のモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗濯機や脱水機などの回転槽（洗濯槽、脱水槽）は、モータにより回転されるようになっている。また、上記モータは、インバータ回路、そのインバータ回路を制御するマイクロコンピュータ（以下、マイコンとも呼ぶ）などから構成されるモータ駆動装置により駆動される。このような構成において、モータにより回転槽が回転されている状態において、モータ駆動装置に何らかの異常が生じるなどしてモータの駆動が停止されると、モータの回転エネルギーに応じた電力（回生電力）がインバータ回路側に回生し、その主回路電圧が異常に上昇して回路素子が損傷するおそれがある。
【０００３】
さらに、近年、省エネルギー化（節水および節電）を図る目的から、特に、すすぎ時および乾燥前の脱水の際における回転槽の回転速度を高くするといった傾向がある。そのため、上述したモータの回生電力が大きくなるとともに、それによりインバータ回路に印加される過電圧も一層高くなってきている。従って、そのような異常電圧（過電圧）から回路素子の損傷を防止する必要性が高まっており、そのための施策が種々考えられている。
【０００４】
例えば、インバータ回路に供給される直流電源電圧（主回路電圧）を監視するためのコンパレータをマイコンの外部に設けるとともに、マイコンは、そのコンパレータの出力信号に基づいて直流電源電圧が正常範囲を超えた値になったことを検出すると、異常電圧の発生に対処するための異常処理を行うという構成が考えられている。ただし、この構成では、マイコンの外部にコンパレータを設ける必要があるため、回路構成が複雑化するとともに製造コストが高くなるといった問題がある。
【０００５】
また、上記した電圧監視用のコンパレータをマイコンに内蔵し、同様の処理を行う構成も考えられている。しかし、マイコンは、リセットされている期間中、そのプログラムや内部回路は動作しない。従って、コンパレータをマイコンに内蔵した構成では、マイコンのリセット期間中に異常電圧から回路素子を保護するための異常処理が実行されないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、回路構成の複雑化および製造コストが高くなることを抑えつつ、マイコンのリセット期間中にも、モータの回生電力に伴い生じる過電圧から回路素子を保護することができる脱水機のモータ駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態の脱水機のモータ駆動装置は、脱水機の脱水槽を回転するモータを駆動するものであって、インバータ回路、マイクロコンピュータおよび電位固定回路を備えている。インバータ回路は、直流を交流に変換してモータに供給するものであり、ブリッジ状に接続された複数のスイッチング素子を備えている。マイクロコンピュータは、スイッチング素子の駆動を制御するための制御信号を出力する制御信号出力端子および入出力端子を備え、インバータ回路の動作を制御する。電位固定回路は、入出力端子がハイインピーダンス状態になると上アーム側のスイッチング素子および下アーム側のスイッチング素子のうち一方を遮断するとともに他方を導通するようなレベルに制御信号の電位を固定する電位固定動作を実行する。また、電位固定回路は、入出力端子が所定の論理レベルの信号を出力する出力状態になると電位固定動作を停止する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態を示すもので、洗濯乾燥機の概略縦断側面図
【図２】モータ駆動装置の電気的構成図
【図３】メイン処理の内容を示すフローチャート
【図４】リセット例外処理の内容を示すフローチャート
【図５】過電流状態検出時の割り込み処理の内容を示すフローチャート
【図６】脱水運転時にリセットが発生した場合における動作タイミング図
【図７】従来技術を示す図６相当図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、モータ駆動装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、ドラム式の洗濯乾燥機１（脱水機に相当）の外郭を形成する外箱１ａの前面部には、洗濯物を出し入れするための投入口２が形成されているとともに、投入口２を開閉可能にする扉３が配置されている。また、外箱１ａの底面板の隅部には床面設置用の支持脚４が設けられている。
【００１１】
外箱１ａの内部には、実質的に無孔円筒状の水槽５が設けられており、水槽５内には、周壁に多数の透孔６ａを有し横軸周りに回転可能な円筒状の回転槽６（ドラム）が同心状に配設されている。水槽５および回転槽６は、いずれも前面（図１中、左側）が開放された有底円筒状をなしている。水槽５は、複数のサスペンション７（１つだけを図示）によって外箱１ａ内に弾性支持されている。これにより、水槽５および回転槽６は、それらの実質的な開口部が投入口２と対向するように、且つ若干前上がりの傾斜状態に支持されている。また、投入口２と水槽５の開口部との間には、弾性的に伸縮可能なベローズ１１が水密に連結され、且つ扉３の裏面に密接して水槽５側から外箱１ａ内外への水の漏洩などを防止している。
【００１２】
回転槽６の胴部の内面には洗濯物をかき上げるための複数のバッフル６ｂ（１つだけを図示）が設けられている。回転槽６は、洗濯物が収容され回転駆動されることで洗いやすすぎの他、脱水および乾燥用として使用される。すなわち、回転槽６は、洗いやすすぎの際には洗濯槽として機能し、脱水の際には脱水槽として機能し、乾燥の際には乾燥室として機能する。また、回転槽６に設けられた透孔６ａは、洗い、すすぎおよび脱水時には通水用の孔として機能し、乾燥時には通風用の孔としても機能する。その他、回転槽６の開口部の周囲には、例えば液体封入形の回転バランサ８が設けられている。
【００１３】
水槽５の背面部中央にはモータ９が配設されている。モータ９は、例えばアウターロータ形のＤＣブラシレス（ＤＣＢＬ）モータである。モータ９のロータ（図示略）に連結された回転軸１０は、水槽５内に挿通されており、その先端部に回転槽６が直結されている。従って、モータ９が通電駆動されると、モータ９のロータと連動して回転槽６がダイレクトに回転される。詳細は後述するが、モータ９は、インバータにより駆動される。
【００１４】
水槽５の後方最下部には排水口（図示略）が形成されており、その排水口には、途中に排水弁１２を介した排水ホース１３の一端側が連通して接続されている。排水ホース１３の他端側は、外箱１ａの側面下部に形成された機外導出孔（図示略）に連通して接続されており、これにより、水槽５内の水を機外に排出可能としている。
【００１５】
循環ダクト１４は、水槽５の下方を迂回するように配置されている。循環ダクト１４は、排気ダクト１６、給気ダクト１８、熱交換ダクト１９を備えている。排気ダクト１６は、水槽５の前面部の上部に形成された温風出口１５に連通接続されている。給気ダクト１８は、水槽５の裏面側の温風供給口１７に接続されている。熱交換ダクト１９は、排気ダクト１６および給気ダクト１８のそれぞれの下端部に伸縮可能に接続されている。このように、水槽５を介して実質的に閉空間となる循環ダクト１４が形成されている。
【００１６】
送風装置２０は、水槽５、回転槽６および循環ダクト１４内の空気を循環するため、熱交換ダクト１９および給気ダクト１８の接続部に介在するように設けられている。送風装置２０は、送風ファン２０ａおよびファンモータ２０ｂ等から構成され、図中実線矢印方向の空気流を生成している。送風装置２０と熱交換ダクト１９は外箱１ａの底部側に設置されている。
【００１７】
リント捕獲装置２１は、熱交換ダクト１９の空気流の流入側（排気ダクト１６側）に位置するように設けられている。リント捕獲装置２１は、熱交換ダクト１９の通路と交差するようにリントフィルタ２１ａが配置されたものである。リントフィルタ２１ａは、外箱１ａの前面外部から出し入れ可能に設けられている。リント捕獲装置２１は、乾燥運転時に洗濯物から発生した糸くずなどのリントを捕獲し、リントが熱交換ダクト１９の下流側へ進入しないようにするためのものである。
【００１８】
熱交換ダクト１９は、外箱１ａ内の底部に配置されたヒートポンプ機構２２を構成する蒸発器２３および凝縮器２４のフィンチューブ（図示略）が介在された構成であり、その間を流れる空気と熱交換が行なえるようになっている。ヒートポンプ機構２２は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機２５、高温高圧の冷媒を放熱して凝縮する凝縮器２４、高圧冷媒を減圧する膨張弁（図示略）、減圧された冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器２３等を環状に配管接続した構成となっている。ヒートポンプ機構２２において、上流側には蒸発器２３が配置されており、下流側には凝縮器２４が配置されている。そして、凝縮器２４の下流側には、送風装置２０が配置されている。そのため、送風装置２０の駆動により熱交換ダクト１９などからなる循環ダクト１４内を空気が実線矢印方向に循環する。
【００１９】
洗濯物を乾燥する乾燥運転時、ヒートポンプ機構２２が稼動するとともに送風装置２０が回転駆動される。これにより、熱交換ダクト１９を流れる空気が凝縮器２４で加熱され、乾燥用の温風となって給気ダクト１８から水槽５の裏面側の温風供給口１７を経て水槽５内に供給され、回転する回転槽６内において洗濯物と接触して乾燥作用を実行する。その乾燥作用を実行した温風は、回転槽６および水槽５を経て上部に形成された温風出口１５から排気ダクト１６に排出される。その温風（排気）は、リント捕獲装置２１を経て再び熱交換ダクト１９に至り、その排気中から蒸発器２３により水分が除湿され、再び凝縮器２４にて加熱される。このように、ヒートポンプ機構２２は、主として循環空気を加熱する加熱装置として機能するとともに、その加熱装置と送風装置２０とにより温風を生成する温風ユニットを構成する。
【００２０】
外箱１ａ内の上部には、給水弁２８および給水経路２９を有する給水手段３０が設けられている。給水経路２９は、水道などの外部水源からの水を水槽５内に供給するためのものである。給水弁２８は、給水経路２９の上流側に配置され、外部水源に接続されている。給水経路２９の下流側の端部は、水槽５内の上部に連通接続されている。給水経路２９の途中には、洗浄剤投入装置３１が配置されており、水槽５内への給水とともに液体洗剤などを投入可能となっている。
【００２１】
外箱１ａの前面上部には操作パネル部２６が設けられている。操作パネル部２６には、表示器および各種の操作スイッチ（図示略）が設けられている。操作パネル部２６の裏面には、制御回路２７が設けられている。制御回路２７は、洗濯乾燥機の作動全般を制御するものであり、マイクロコンピュータを主体に構成されている。制御回路２７は、操作パネル部２６の操作スイッチの操作に応じて給水弁２８、モータ９および排水弁１２などを制御し、洗い、すすぎおよび脱水の洗濯運転や、モータ９および圧縮機２５を駆動する圧縮機モータなどを制御することにより乾燥運転を実行する。
【００２２】
続いて、回転槽６を回転するためのモータ９を駆動するモータ駆動装置の構成について説明する。図２に示すように、モータ駆動装置４１は、インバータ回路４２、制御回路２７（以下、マイコン２７とも称す）、電位固定回路４３などを備えている。インバータ回路４２は、マイコン２７から与えられるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて、直流電源回路４４から供給される直流電圧を、電圧および周波数が制御された三相の交流電圧（線間電圧が正弦波となる）に変換する。インバータ回路４２は、６つのスイッチング素子４５〜５０が三相のブリッジ状に接続された構成となっている。スイッチング素子４５〜５０は、例えばＩＧＢＴにより構成されている。以下、スイッチング素子４５〜５０をＩＧＢＴ４５〜５０と称す。ＩＧＢＴ４５〜５０のコレクタ・エミッタ間には、還流用のダイオード４５ａ〜５０ａが接続されている。インバータ回路４２の各相出力端子は、モータ９の各相端子（各相巻線）に接続されている。
【００２３】
下アーム側のＩＧＢＴ４８〜５０のエミッタは、シャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３を介してグランドに接続されている。ＩＧＢＴ４８〜５０のエミッタとシャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３の相互接続点は、レベルシフト回路５１を介してマイコン２７のＡ／Ｄ入力端子に接続されるとともに、過電流判定回路５２に接続されている。なお、シャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値は、モータ９の巻線に流れる最大電流などに基づいて定められている。
【００２４】
レベルシフト回路５１は、シャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３の端子電圧を増幅するとともに、その増幅信号の出力範囲が、マイコン２７に入力可能な所定範囲内に収まるようにバイアスを与える。過電流判定回路５２は、例えばインバータ回路４２の上下アームが短絡した場合などに生じる過電流を検出するために設けられている。過電流判定回路５２は、例えばコンパレータなどを備えた構成である。過電流判定回路５２は、シャント抵抗Ｒ１〜Ｒ３の端子電圧に基づいて過電流状態を検出すると、マイコン２７に対し過電流検出信号を出力する。マイコン２７は、過電流検出信号が与えられると、全てのＩＧＢＴ４５〜５０を強制的にオフする（遮断する）過電流保護機能を備えている。
【００２５】
インバータ回路４２の入力側には、直流電源回路４４が接続されている。直流電源回路４４は、ダイオードをブリッジ状に接続してなる整流回路および直列接続された２つの平滑用コンデンサ（いずれも図示略）などを備えている。直流電源回路４４は、商用電源５３から与えられる交流（ＡＣ１００Ｖ）を、倍電圧全波整流することにより、約２８０Ｖの直流電圧（主回路電圧）をインバータ回路４２に供給する。
【００２６】
マイコン２７は、制御用電源回路（図示せず）から制御電源端子５４を通じて与えられる電源電圧（例えば５Ｖ）の供給を受けて動作する。マイコン２７は、レベルシフト回路５１を介して、インバータ回路４２の各相に流れる電流、つまりモータ９の各相巻線に流れる電流を検出する。マイコン２７は、その検出した電流値、外部より与えられる速度指令などに基づいて、モータ９のベクトル制御を行う構成となっており、その制御に応じてＩＧＢＴ４５〜５０をオンオフさせるためのパルス幅変調された６つのＰＷＭ信号Ｓup、Ｓvp、Ｓwp、Ｓun、Ｓvn、Ｓwn（制御信号に相当）を生成する。生成されたＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnは、マイコン２７の制御信号出力端子Ｐ１〜Ｐ６から出力ラインＬup、Ｌvp、Ｌwp、Ｌun、Ｌvn、Ｌwnを通じて駆動回路５５に与えられる。
【００２７】
駆動回路５５は、駆動用電源回路（図示せず）から駆動電源端子５６を通じて与えられる電源電圧（例えば１５Ｖ）の供給を受けて動作する。駆動回路５５は、ＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnに従い、ＩＧＢＴ４５〜５０をオンするオン駆動信号またはオフするオフ駆動信号を、ＩＧＢＴ４５〜５０のゲートに出力する。具体的には、駆動回路５５は、ＰＷＭ信号Ｓup〜ＳwnがＬレベル（グランドの電位＝０Ｖ）であるときにオフ駆動信号を出力し、Ｈレベル（制御用電源回路の出力電圧＝５Ｖ）であるときにオン駆動信号を出力する。なお、駆動回路５５は、上アーム側のＩＧＢＴ４５〜４７のオン駆動信号（電圧）を昇圧する回路（チャージポンプ回路、ブートストラップ回路など）を備えている。
【００２８】
駆動回路５５の６つ入力端子、つまりＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnの出力ラインＬup〜Ｌwnは、それぞれ抵抗Ｒ４〜Ｒ９を介してプルダウンされている（グランドに接続されている）。それらプルダウン用の抵抗Ｒ４〜Ｒ９は、次のような理由から設けられている。すなわち、出力ラインＬup〜Ｌwnが断線した場合やマイコン２７からＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnが出力されていない場合など、駆動回路５５の入力端子に信号が与えられていない場合には、ＩＧＢＴ４５〜５０の駆動状態が不確定になり、例えばノイズなどにより誤動作（誤オン）する可能性がある。そこで、上述したように駆動回路５５の入力端子をプルダウンしておくことにより、信号が与えられていない場合にも、ＩＧＢＴ４５〜５０をオフ状態に維持し、上記誤オンの発生が防止される。
【００２９】
なお、本実施形態では、インバータ回路４２を構成するＩＧＢＴ４５〜５０およびダイオード４５ａ〜５０ａと、駆動回路５５と、抵抗Ｒ４〜Ｒ９とは、一体化されたインテリジェントパワーモジュール（Intelligent Power Module）として構成されている。図２では、そのインテリジェントパワーモジュールをＩＰＭ５７として示している。
【００３０】
モータ９のロータには、起動時に使用するための例えばホールＩＣで構成された回転位置センサ５８が配置されている。回転位置センサ５８が出力するロータの位置信号は、マイコン２７に与えられている。マイコン２７は、モータ９の起動時において、ロータ位置の推定が可能となる回転速度までは、回転位置センサ５８を使用してベクトル制御を行い、上記回転速度に達した以降は、回転位置センサ５８を使用しないセンサレスベクトル制御に切り替える。
【００３１】
直流電源回路４４の出力端子およびグランド間には、抵抗Ｒ１０およびＲ１１が直列接続されている。抵抗Ｒ１０およびＲ１１の相互接続点の電圧（分圧電圧）は、マイコン２７のＡ／Ｄ入力端子に与えられている。マイコン２７は、上記分圧電圧に基づいて主回路電圧を検出し、ＰＷＭ信号のデューティを決定するための基準とする。また、マイコン２７は、主回路電圧の検出値に基づいて、その主回路電圧の変動（リップル）に伴う出力変動をキャンセル（相殺）するように、インバータ回路４２の動作を制御する。
【００３２】
さらに、マイコン２７は、主回路電圧の検出値に基づいて、主回路電圧が異常に上昇した（例えば主回路電圧＝４８０Ｖ以上）と判断すると、緊急ブレーキ（短絡ブレーキ）を実行する。短絡ブレーキは、モータ９の端子間（巻線間）を短絡させて停止するものである。この場合、マイコン２７は、上アーム側のＩＧＢＴ４５〜４７をオフする（遮断する）とともに、下アーム側のＩＧＢＴ４８〜５０をオンする（導通する）ように、ＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnのレベルを設定することで、短絡ブレーキを実行する。
【００３３】
リセット回路５９は、制御電源端子５４を通じて与えられる電源電圧（５Ｖ）が所定値（約４．２Ｖ）未満であるときにマイコン２７をリセットするために設けられている。リセット回路５９は、マイコン２７のリセット入力端子に対し、電源電圧が所定値未満であるか否かに応じて論理レベルが変化するリセット信号を出力する。リセット信号は、電源電圧が所定値未満であるときにアクティブレベル（Ｌレベル）になり、所定値以上であるときに非アクティブレベル（Ｈレベル）になる。
【００３４】
マイコン２７は、リセット入力端子に与えられるリセット信号がＬレベルであるときにはリセット状態となり、Ｈレベルであるときにはリセットが解除された状態（通常状態）となる。上記構成によれば、マイコン２７は、次のような場合にリセットされる。
（１）モータ駆動装置４１に対する電源投入時（パワーオンリセット）
（２）ノイズなどの影響により電源電圧が所定値を下回ったとき
（３）リセット信号にノイズが重畳するなどして強制的にＬレベルになったとき
通常、マイコン２７は、リセット状態になると（リセット期間中）、その全ての出力端子および入出力端子がハイインピーダンス状態（以下、Hi-zとも称す）になるように構成されている。また、マイコン２７は、リセット状態になった後、その状態が解除されると（リセット状態から通常状態への移行期間中）、内部を初期化する初期化処理（イニシャル処理）が実行され、その後、通常の動作が開始される。なお、マイコン２７は、上記移行期間中、各出力端子の状態を設定（制御）することが可能となっている。
【００３５】
電位固定回路４３は、第１電位固定部６１および第２電位固定部６２を備えている。第１電位固定部６１は、ＮＰＮ形バイポーラトランジスタであるトランジスタＴ１〜Ｔ３および抵抗Ｒ１１〜Ｒ１７を備えている。トランジスタＴ１〜Ｔ３の各コレクタは、それぞれ出力ラインＬup、Ｌvp、Ｌwpに接続されている。トランジスタＴ１〜Ｔ３の各ベース・エミッタ間は、それぞれ抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３を介して接続されている。トランジスタＴ１〜Ｔ３の各エミッタは、グランドに接続されている。トランジスタＴ１〜Ｔ３の各ベースは、それぞれ抵抗Ｒ１４〜Ｒ１６を介して、マイコン２７の第１入出力端子Ｐ１１に接続されている。第１入出力端子Ｐ１１は、抵抗Ｒ１７を介して制御電源端子５４に接続されている。
【００３６】
第２電位固定部６２は、ＰＮＰ形バイポーラトランジスタであるトランジスタＴ４〜Ｔ６および抵抗Ｒ１８〜Ｒ２４を備えている。トランジスタＴ４〜Ｔ６の各コレクタは、それぞれ出力ラインＬun、Ｌvn、Ｌwnに接続されている。トランジスタＴ４〜Ｔ６の各ベース・エミッタ間は、それぞれ抵抗Ｒ１８〜Ｒ２０を介して接続されている。トランジスタＴ４〜Ｔ６の各エミッタは、制御電源端子５４に接続されている。トランジスタＴ４〜Ｔ６の各ベースは、それぞれ抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３を介して、マイコン２７の第２入出力端子Ｐ１２に接続されている。第２入出力端子Ｐ１２は、抵抗Ｒ２４を介してグランドに接続されている。なお、抵抗Ｒ２４の抵抗値（例えば１０ｋΩ）は、抵抗Ｒ１７の抵抗値（例えば１ｋΩ）よりも高い値となっている。抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３およびＲ１８〜Ｒ２０は、同一の抵抗値となっている。また、抵抗Ｒ１４〜Ｒ１６およびＲ２１〜Ｒ２３も、同一の抵抗値となっている。
【００３７】
マイコン２７の入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２は、いずれも汎用のＩ／Ｏポートである。マイコン２７は、通常状態であるとき、第１入出力端子Ｐ１１をＬレベル（０Ｖ）の信号を出力する出力状態に設定するとともに、第２入出力端子Ｐ１２をＨレベル（５Ｖ）の信号を出力する出力状態に設定する。なお、入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２は、他の入出力端子と同様に、前述したように、マイコン２７がリセットされているリセット期間中、Hi-zとなる。
【００３８】
続いて、上記構成の電位固定回路４３による電位固定動作を説明する。電位固定動作は、出力ラインＬup、Ｌvp、Ｌwp（ＰＷＭ信号Ｓup、Ｓvp、Ｓwp）をＬレベルに固定するとともに、出力ラインＬun、Ｌvn、Ｌwn（ＰＷＭ信号Ｓun、Ｓvn、Ｓwn）をＨレベルに固定するものである。このような電位固定動作が実行されると、上アーム側のＩＧＢＴ４５〜４７が全てオフ（遮断）されるとともに、下アーム側のＩＧＢＴ４８〜５０が全てオン（導通）されるため、モータ９に短絡ブレーキが働くことになる。
【００３９】
まず、マイコン２７が通常状態であるとき、第１入出力端子Ｐ１１はＬレベルであるとともに第２入出力端子Ｐ１２はＨレベルである。そのため、第１電位固定部６１および第２電位固定部６２のトランジスタＴ１〜Ｔ６は、いずれもオフする。従って、出力ラインＬup〜Ｌwnの電位は、固定されない（電位固定動作が停止される）。この場合、駆動回路５５には、マイコン２７から出力されるＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnがそのまま与えられる（ＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnが有効化される）。
【００４０】
これに対し、マイコン２７がリセットされたリセット期間などには、入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２がHi-zとなる。そのため、第１電位固定部６１および第２電位固定部６２のトランジスタＴ１〜Ｔ６は、いずれもオンする。従って、出力ラインＬup、Ｌvp、ＬwpがトランジスタＴ１〜Ｔ３を通じてグランドに接続されるとともに、出力ラインＬun、Ｌvn、ＬwnがトランジスタＴ４〜Ｔ６を通じて制御電源端子５４に接続される。つまり、ＰＷＭ信号Ｓup、Ｓvp、ＳwpがＬレベルに固定されるとともに、ＰＷＭ信号Ｓun、Ｓvn、ＳwnがＨレベルに固定される（電位固定動作が実行される）。
【００４１】
上記した電位固定動作のうち、第１電位固定部６１による電位固定動作は、次のような流れで行われる。すなわち、第１入出力端子Ｐ１１がHi-zになると、制御電源端子５４から抵抗Ｒ１７およびトランジスタＴ１〜Ｔ３のベース・エミッタ間などを通じてグランドへと至る経路で電流（ベース電流）が流れ、トランジスタＴ１〜Ｔ３がオンする。すると、出力ラインＬup、Ｌvp、ＬwpからトランジスタＴ１〜Ｔ３を通じてグランドへと電流が流れる。そして、その電流により、出力ラインＬup、Ｌvp、Ｌwpおよびグランドの間に形成された寄生容量（図示略）が放電され、最終的には、出力ラインＬup、Ｌvp、Ｌwpの電位が０Ｖ（Ｌレベル）となる。
【００４２】
一方、第２電位固定部６２による電位固定動作は、次のような流れで行われる。すなわち、第２入出力端子Ｐ１２がHi-zになると、制御電源端子５４からトランジスタＴ４〜Ｔ６のエミッタ・ベース間および抵抗Ｒ２４などを通じてグランドへと至る経路で電流（ベース電流）が流れ、トランジスタＴ４〜Ｔ６がオンする。すると、制御電源端子５４からトランジスタＴ４〜Ｔ６を通じて出力ラインＬun、Ｌvn、Ｌwnへと電流が流れる。そして、その電流により、出力ラインＬun、Ｌvn、Ｌwnおよびグランドの間に形成された寄生容量（図示略）が充電され、最終的には、出力ラインＬun、Ｌvn、Ｌwnの電位が５Ｖ（Ｈレベル）になる。
【００４３】
このような動作において、出力ラインＬup、Ｌvp、Ｌwpの電位がＬレベルになるタイミング、つまり第１電位固定部６１による電位固定動作が実行されるタイミングは、出力ラインＬup、Ｌvp、Ｌwpの寄生容量および抵抗Ｒ１７の抵抗値（１ｋΩ）に依存する。また、出力ラインＬun、Ｌvn、Ｌwnの電位がＨレベルになるタイミング、第２電位固定部  による電位固定動作が実行されるタイミングは、出力ラインＬun、Ｌvn、Ｌwnの寄生容量および抵抗Ｒ２４の抵抗値（１０ｋΩ）に依存する。上記寄生用容量は、概ね同様の値であると考えられるため、抵抗Ｒ１７、Ｒ２４の抵抗値の差が、上記電位固定動作が実行されるタイミングに最も大きく影響する。従って、この場合、出力ラインＬun、Ｌvn、ＬwnがＨレベルになるタイミングよりも出力ラインＬup、Ｌvp、ＬwpがＬレベルになるタイミングのほうが早くなる。つまり、本実施形態では、第２電位固定部６２による電位固定動作に先立って、第１電位固定部６１による電位固定動作が行われる。
【００４４】
続いて、上記構成のモータ駆動装置４１の動作について説明する。なお、以下で説明する各動作は、特に言及しない場合にはマイコン２７が主体となって行うものである。
モータ駆動装置４１への電源供給が開始されると、マイコン２７が動作を開始する。マイコン２７は、動作を開始すると、図３のフローチャートに示すような内容のメイン処理を実行する。メイン処理においては、最初にモータ９を起動するか否かが判断される（ステップＳ１）。洗濯運転や乾燥運転が行われる場合など、モータ９を起動する必要がある場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。モータ９を起動する必要がない場合には（ＮＯ）、そのまま処理が終了する（ＥＮＤ）。
【００４５】
ステップＳ２に進むと、第１入出力端子Ｐ１１がＬレベル出力状態、第２入出力端子Ｐ１２がＨレベル出力状態に設定される。これにより、電位固定回路４３による電位固定動作が停止された状態となる。ステップＳ２の後はステップＳ３に進み、モータ９を所望する条件で回転させるべく、出力するＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnのデューティ制御が行われる。その後、モータ９の駆動を終了する場合（ステップＳ４で「ＹＥＳ」）、モータ９が停止されたか否かが判断される（ステップＳ５）。モータ９が停止されたと判断されると（ＹＥＳ）、ＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnが全てＬレベルに設定される（ステップＳ６）。また、第１入出力端子Ｐ１１がＨレベル出力状態、第２入出力端子Ｐ１２がＬレベル出力状態に設定される（ステップＳ７）。このようにすれば、電位固定回路４３の動作により出力ラインＬup〜ＬwnがＬレベルに固定されるため、ＩＧＢＴ４５〜５０は、一層確実にオフに維持される。なお、ステップＳ７は、省略してもよい。
【００４６】
上述したメイン処理においてモータ９が駆動されているとき、例えば強度のノイズなどがリセット信号に重畳するなどしてマイコン２７がリセットされると、図４のフローチャートに示すようなリセット例外処理が実行される。リセット例外処理では、まず、全ての入力端子および入出力端子（制御信号出力端子Ｐ１〜Ｐ６および入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２など）がHi-zとなる（ステップＸ１）。そうすると、電位固定回路４３による電位固定動作が実行され、これによりモータ９に短絡ブレーキが働く。その後、回転位置センサ５８が出力するロータの位置信号を利用してモータ９が回転中であるか否かが判断される（ステップＸ２）。
【００４７】
モータ９が回転中であると判断されると（ＹＥＳ）、入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２をHi-zのままとし、電位固定回路４３による電位固定動作、ひいては短絡ブレーキが継続される（ステップＸ３）。一方、モータ９が回転中でない、つまり停止したと判断されると（ＮＯ）、電位固定回路４３による電位固定動作、ひいては短絡ブレーキが解除され（ステップＸ４）、処理が終了する（ＥＮＤ）。
【００４８】
また、上述したメイン処理においてモータ９が駆動されているとき、過電流状態が検出された場合には、図５のフローチャートに示すような割り込み処理が実行される。この割り込み処理では、まず、第１入出力端子Ｐ１１がＬレベル出力状態および第２入出力端子Ｐ１２がＨレベル出力状態に維持されるとともに、ＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnが全てＬレベルに設定される（ステップＹ１）。これにより、全てのＩＧＢＴ４５〜５０がオフされる。なお、ステップＹ１において、制御信号出力端子Ｐ１〜Ｐ６がHi-zに設定されてもよく、この場合にもプルダウン用の抵抗Ｒ４〜Ｒ９の働きにより、全てのＩＧＢＴ４５〜５０がオフされる。
【００４９】
モータ９が回転している状態で、上記したように過電流が生じて全てのＩＧＢＴ４５〜５０がオフされると、モータ９の回生電力によってインバータ回路４２の主回路電圧が上昇してしまう。しかし、本実施形態では、マイコン２７は、主回路電圧が異常に上昇したと判断すると短絡ブレーキを実行するため、このようなケースにおいてもインバータ回路４２の主回路電圧がむやみに上昇することが防止される。
【００５０】
ステップＹ１の後はステップＹ２に進み、本割り込み処理が所定回数（例えば３回）連続して実行されたか否かが判断される。所定回数連続して実行されていない場合（ＮＯ）、ステップＹ３に進み、通常のモータ制御が再度実行され（再起動）、処理が終了する（ＥＮＤ）。これに対し、本割り込み処理が所定回数連続して実行された場合（ステップＹ２で「ＹＥＳ」）、ステップＹ４に進む。ステップＹ４に進むと、異常（故障）が発生したと判定され、その旨を示すエラー表示が実行された後、処理が終了する（ＥＮＤ）。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
モータ駆動装置４１のマイコン２７は、主回路電圧の検出値に基づいて、主回路電圧が異常に上昇したと判断すると、短絡ブレーキを実行する。従って、本実施形態によれば、マイコン２７が通常状態であるときには、上記動作により、モータ９の回生電力に伴い生じる過電圧からインバータ回路４２などの回路素子を保護することができる。また、マイコン２７は、インバータ回路４２の上下アームが短絡するなどして過大な電流が流れる状態になった場合には、その過電流状態を検出し、ＩＧＢＴ４５〜５０をオフする。これにより、過電流状態になったとしても、その状態が速やかに解消される。このとき、全てのＩＧＢＴ４５〜５０がオフされるため、モータ９の回生電力によってインバータ回路４２の主回路電圧が上昇するが、上記したマイコン２７による通常動作時の制御により短絡ブレーキが実行されるため、このようなケースでも主回路電圧がむやみに上昇することが防止される。
【００５２】
また、本実施形態では、モータ９が回転している際にマイコン２７がリセットされた場合でも、モータ９の回生電力に伴う主回路電圧の上昇を抑えることができる。以下、このような本実施形態による作用および効果について図６および図７を参照して説明する。図６は、脱水運転を行っている際にノイズなどによるリセットが発生した場合におけるモータ駆動装置４１の動作タイミングを示している。この場合、脱水運転は、例えば１３００ｒｐｍで行われているものとする。図７は、比較例であり、従来技術の構成における図６相当図である。
【００５３】
また、図６および図７において、（ａ）はインバータ回路の主回路電圧、（ｂ）はＵ相上アームのＰＷＭ信号Ｓup、（ｃ）はＵ相下アームのＰＷＭ信号Ｓunを示している。なお、図６および図７では、Ｖ相上下アームおよびＷ相上下アームのＰＷＭ信号Ｓvp、Ｓvn、Ｓwp、Ｓwnの図示は省略している。
【００５４】
モータ９の駆動中にノイズなどが原因でマイコン２７がリセットした場合、制御信号出力端子Ｐ１〜Ｐ６は、いずれもHi-zとなる。このとき、例えば電位固定回路４３を備えていない構成、つまり従来技術の構成の場合、プルダウン用の抵抗Ｒ４〜Ｒ９によりＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnは、全てＬレベルとなる（図７の（ｂ）、（ｃ）参照）。すると、全てのＩＧＢＴ４５〜５０がオフするため、モータ９（回転槽６）の回転エネルギーに応じた回生電力が発生し、それによりインバータ回路４２の主回路電圧が急激に上昇する（図７の（ａ）参照）。
【００５５】
この場合、主回路電圧は、リセット発生から約３００ｍ秒後には、インバータ回路４２の回路素子に損傷が生じる電圧値Ｖmax（例えば５００Ｖ）を超える電圧値（例えば５４０Ｖ）にまで上昇する。従来技術の欄でも述べたように、近年、脱水時の回転数は上昇する傾向にあり、例えば１７００ｒｐｍで効率的に衣類の水分を絞る場合もある。脱水時の回転数が高いほど、回生電力に伴う主回路電圧の上昇が一層早く且つ一層高くなるため、それによる被害が発生する可能性も高まることになる。
【００５６】
これに対し、本実施形態の構成によれば、マイコン２７がリセットした場合、制御信号出力端子Ｐ１〜Ｐ６がHi-zになるとともに、入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２もHi-zになる。そうすると、電位固定回路４３による電位固定動作が実行され、ＰＷＭ信号Ｓup、Ｓvp、ＳwpがＬレベルに固定されるとともにＰＷＭ信号Ｓun、Ｓvn、ＳwnがＨレベルに固定される（図６の（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより、短絡ブレーキが働き、モータ９の巻線において、その回転エネルギーが自己消費される。従って、図６の（ａ）に示すように、本実施形態の構成によれば、マイコン２７にリセットが発生した場合でも、主回路電圧は、ほとんど上昇することがない。
【００５７】
また、電位固定回路４３は、抵抗Ｒ１１〜Ｒ２４およびトランジスタＴ１〜Ｔ６といった比較的安価な素子を用いたものであり、さらに、その回路構成もシンプルである。つまり、本実施形態によれば、回路構成の複雑化および製造コストが高くなることを抑えつつ、従来技術では保護することができなかったマイコン２７のリセット期間中にも、モータ９の回生電力に伴い生じる過電圧から回路素子を保護することができるという優れた効果が得られる。
【００５８】
電位固定回路４３による電位固定動作は、入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２がHi-zのときに実行されるものである。従って、マイコン２７がリセットされた状態から通常状態へと復帰する際、初期化処理などによって入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２の状態がHi-zとは異なる状態に変更されると、電位固定動作が解除されるおそれがある。しかし、本実施形態では、マイコン２７は、リセットされた状態から通常状態へ移行する際、モータ９が回転中である場合には、入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２をHi-zに積極的に設定する。そのため、リセット状態から通常状態へ移行する際にも、モータ９の回生電力に伴う過電圧の発生を確実に防止することができる。
【００５９】
電位固定回路４３により電位固定動作が実行されるとき、出力ラインＬun、Ｌvn、ＬwnがＨレベルになるタイミングよりも出力ラインＬup、Ｌvp、ＬwpがＬレベルになるタイミングのほうが早くなるような構成とした。このような構成によれば、電位固定動作が行われる際、インバータ回路４２において上下アームが短絡することを確実に防止することができる。
【００６０】
（その他の実施形態）
洗濯乾燥機１は、水槽５および回転槽６が縦軸状に配置されるいわゆる縦軸形であってもよい。
モータ駆動装置４１は、洗濯および乾燥機能を備えた洗濯乾燥機１に限らず、洗濯機、脱水機などにも適用可能である。
マイコン２７は、リセット回路５９を内蔵した構成であってもよい。このような構成（内蔵型）でも、外部から強制的にリセットを実行するための外部端子が設けられる。従って、その外部端子を通じてリセット信号にノイズが重畳し、誤ってリセットが行われることが考えられる。つまり、リセット回路を内蔵した構成のマイコンであっても、モータ９の回転中に誤ってリセットが実行されることが十分に考えられるため、上記実施形態による作用および効果が有益なものとなる。
インバータ回路４２が備えるスイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らずともよく、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタなど、種々の半導体スイッチング素子を採用することができる。
【００６１】
ＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnのノイズによる変動を防止するため、出力ラインＬup〜Ｌwnおよびグランドの間にコンデンサ（例えば１００ｐＦ程度）が設けられる場合がある。それらコンデンサは、前述した寄生容量に比べて大きい静電容量（例えば１００ｐＦ）のものが用いられる。このような場合、上アーム側の出力ラインＬup〜Ｌwpに対して設けるコンデンサの静電容量Ｃｈと、下アーム側の出力ラインＬun〜Ｌwnに対して設けるコンデンサの静電容量Ｃｌとを、「Ｃｈ＜Ｃｌ」という関係に設定するとよい。なぜなら、出力ラインＬup〜Ｌwnの寄生容量の値は、概ね同一であるものの、多少のばらつきが存在する。上記したようにノイズ除去用に取り付けるコンデンサの静電容量に差をつけておけば、寄生容量の値が多少ばらついたとしても、第１電位固定部６１および第２電位固定部６２による電位固定動作の実行タイミングを確実に所望するように異ならせることができる。従って、電位固定動作の実行時における上下アームの短絡を一層確実に防止することが可能となる。
【００６２】
電位固定動作が実行される際における上下アームの短絡の問題が発生しない、または許容できるのであれば、電位固定回路４３は、第１電位固定部６１による電位固定動作および第２電位固定部６２による電位固定動作が同時に行われる構成でもよい。
電位固定回路４３は、図２に示した構成に限らずともよく、入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２がHi-zになると上アーム側および下アーム側のスイッチング素子のうち一方を遮断するとともに他方を導通するようなレベルにＰＷＭ信号の電位を固定する電位固定動作を実行するとともに、入出力端子Ｐ１１、Ｐ１２が所定の論理レベルの信号を出力する出力状態になると電位固定動作を停止する機能を有する構成であれば適宜変更可能である。
【００６３】
図３に示すメイン処理において、ステップＳ２をステップＳ１の前に設けてもよい。つまり、マイコン２７が動作を開始すると、直ちに通常のＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnの出力が有効になるような設定が実行されるようにしてもよい。
図４に示すリセット例外処理のステップＸ３を次のように変更してもよい。すなわち、ステップＸ３において、マイコン２７は、第１入出力端子Ｐ１１をＬレベル出力状態、第２入出力端子Ｐ１２をＨレベル出力状態に設定した上で、上アーム側のＩＧＢＴ４５〜４７をオフするとともに下アーム側のＩＧＢＴ４８〜５０をオンするように、ＰＷＭ信号Ｓup〜Ｓwnのレベルを設定してもよい。このように変更した場合でも、ステップＸ３にて短絡ブレーキが継続して実行されるため、リセット状態から通常状態へ移行する際における過電圧の発生を防止することができる。
【００６４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
図面中、１は洗濯乾燥機（脱水機）、６は回転槽（脱水槽）、９はモータ、２７は制御回路（マイクロコンピュータ）、４１はモータ駆動装置、４２はインバータ回路、４３は電位固定回路、４５〜５０はスイッチング素子、５２は過電流判定回路、６１は第１電位固定部、６２は第２電位固定部、Ｐ１〜Ｐ６は制御信号出力端子、Ｐ１１、Ｐ１２は入出力端子を示す。
【図１】
2014168575.tif 000003
【図２】
2014168575.tif 000004
【図３】
2014168575.tif 000005
【図４】
2014168575.tif 000006
【図５】
2014168575.tif 000007
【図６】
2014168575.tif 000008
【図７】
2014168575.tif 000009