(57)【要約】【課題】簡単な構成で、昇圧、力率改善、高調波電流の改善が可能なドラム式洗濯機を実現すること。【解決手段】交流電源３１の電圧位相を単方向のホトカプラ４１で簡易的に検出する位相検出回路３９を設け、短絡信号Ｐｓの起点を、位相検出回路３９のホトカプラ４１がオフからオンに変化した点とオンからオフに変化して所定時間Ｔｄ後の点として生成し、短絡信号Ｐｓのパルス幅Ｔｗを、インバータの直流電圧Ｖｄがあらかじめ設定された目標電圧Ｖｔになるようにパルス幅Ｔｗを変化させるようにしたものであり、電流波形が正弦波に近づくとともに正負両方の位相において対称な電流波形となり、電源高調波の改善を可能とすることができる。【選択図】図３
2011205723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転可能に保持している水槽と、前記回転ドラムを回転駆動するドラムモータと、交流電源からの交流を整流する整流回路と、前記整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続され、前記ドラムモータを駆動制御するインバータ回路と、前記交流電源の一端と前記整流回路の一端に直列に接続されたリアクタ、及び前記リアクタの一端と前記整流回路入力側の一端との間に一端が接続され、他端が前記交流電源の他端に接続された短絡制御素子を有する短絡回路と、前記インバータ回路を駆動するとともに、一連の洗濯動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記交流電源の電圧位相を単方向のホトカプラで簡易的に検出する位相検出回路と、前記平滑用コンデンサの両端に出力される直流電圧Ｖｄを検知する直流電圧検知部と、前記短絡制御素子を導通させる短絡信号を生成する短絡信号生成部を具備し、前記短絡信号生成部は、少なくとも脱水工程の一部期間において、前記位相検出回路のホトカプラがオフからオンに変化した点とオンからオフに変化して所定時間Ｔｄ後の点を起点として生成し、前記短絡信号のパルス幅Ｔｗを、前記直流電圧Ｖｄがあらかじめ設定された目標電圧Ｖｔになるように変化させることを特徴とするドラム式洗濯機。
【請求項２】
制御部は、位相検出回路のホトカプラがオンに変化してから一旦オフにし、再度オンするまでの一周期の時間Ｔｔと、前記位相検出回路のホトカプラがオンになっている時間Ｔｏｎを計測し、短絡信号生成部の起点の一つとなる前記位相検出回路のホトカプラがオフに変化してからの時間Ｔｄを（Ｔｔ−（Ｔｏｎ＊２））／２として短絡信号を生成させるように制御を行う請求項１に記載のドラム式洗濯機。
【請求項３】
制御部は、短絡信号生成部の起点の一つとなる位相検出回路のホトカプラがオフに変化してからの時間Ｔｄを（Ｔｔ−（Ｔｏｎ＊２））／２で求めるとともに、算出したＴｄの値が負の値になった場合は、短絡信号のパルス幅Ｔｗをゼロに制御する請求項２に記載のドラム式洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗濯物を収容した回転ドラムを洗濯、脱水等の各工程に応じた回転数で駆動するために、インバータ回路によりドラムモータを駆動するドラム式洗濯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のドラム式洗濯乾燥機は、洗濯から乾燥までを行うために、低騒音、省電力、節水等の要望によりインバータモータの使用が一般的になってきており、またそれに伴う電源高調波等の電源環境悪化が問題となっている。特に、回転ドラムを回転駆動するドラムモータ用のインバータ回路と、ヒートポンプ用の圧縮機モータを駆動するインバータ回路の直流電圧の供給源を共用しているドラム式洗濯乾燥機においては、圧縮機モータの運転状態、あるいは、脱水運転とヒートポンプ乾燥運転を同時に行う脱水乾燥運転工程において、交流電源電流の波形が正弦波にならず、ピーク電流だけが増加して力率や電源高調波の性能が悪化するという問題が発生する。
【０００３】
そのため、モータ駆動用のインバータ回路に直流電圧Ｖｄを供給するための整流回路と交流電源の間に、交流電源に直列に接続したリアクタを介して交流電源を短絡する手段を設けたモータ駆動回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図７は前記特許文献１に記載された従来の洗濯機などに使われる電力変換装置を用いたモータ駆動装置を示すブロック図である。
【０００５】
図７において、電力変換装置１００は、単相の交流電源１の一方の出力端に一端が接続したリアクタ２と、そのリアクタ２を介して交流電源１を短絡する短絡手段３と、交流電源１に接続していない側のリアクタ２の他端と、リアクタ２が接続していない側の交流電源１の他端との間に入力電流検出回路３０を介して接続した整流回路４と、整流回路４の直流出力の両端に直列接続した平滑コンデンサ６と、整流回路４の交流入力の一方と、平滑コンデンサ６を構成する平滑コンデンサ６１と平滑コンデンサ６２との接続点の間に接続した整流回路切替手段５と、交流電源１のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路８と、前記平滑コンデンサ６の両端の直流電圧Ｖｄを入力しゼロクロス信号９２を基準タイミングとして短絡手段３を動作させる短絡パルス信号９６を出力し、整流回路切替手段５に整流回路切替信号９７を出力する制御回路７と、前記交流電源１から入力される入力電流を検出し、制御回路７に入力電流値９８を出力する入力電流検出回路３０とを備えている。
【０００６】
図７には、前記電力変換装置１００の直流出力に接続したインバータ回路１０と、電動機（モータ）を内蔵した圧縮機２０とを備えたモータ駆動システム１０１を合わせて示している。
【０００７】
ゼロクロス検出回路８は、交流電源１の両端の電圧を入力し、交流電源１の交流電圧Ｖｓがゼロクロス点を通過し極性が変わるタイミングでＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号に、もしくはＬｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替わるゼロクロス信号９２を出力する。このゼロクロス信号９２は制御回路へ入力される。
【０００８】
制御回路７は、入力されたゼロクロス信号９２の立ち上がり、もしくは立下りを基準タイミングとして、そこから短絡手段３が短絡動作を開始するまでの期間、つまりディレイ時間Ｔｄ、および短絡する期間、つまりパルス幅Ｔｗを設定し、短絡パルス信号９６（Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗ信号）を短絡手段３に出力する。ディレイ時間Ｔｄおよびパルス幅Ｔｗは、制御回路７に予め記憶させたり、制御回路７で計算して求める。
【０００９】
短絡手段３は、短絡パルス信号９６に従って短絡開閉動作を行う。制御回路７から出力される短絡パルス信号９６がＨｉｇｈの時に、短絡手段３は短絡動作する。短絡手段３は、ダイオードブリッジとＩＧＢＴもしくは、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴなどの電力半導体スイッチング素子で構成しており、短絡パルス信号９６に従って、リアクタ２を介して交流電源１を短絡する。この短絡開閉動作によって交流電源１の力率を改善する。
【００１０】
整流回路切替手段５は、パワーリレー、トライアック、ダイオードブリッジと電力半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ）の組み合わせなどによる双方向スイッチで構成され、制御回路７が出力する整流回路切替信号９７（Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗ信号）に応じて整流回路４を切り替える。整流回路切替信号９７がＬｏｗ信号の時に、整流回路４を全波整流回路に切り替え、Ｈｉｇｈ信号の時に、倍電圧整流回路に切り替える。
【００１１】
制御回路７は、ゼロクロス信号９２と、平滑コンデンサ６の両端の直流電圧Ｖｄである直流電圧値９３と、入力電流値９８とを入力し、短絡パルス信号９６と、整流回路切替信号９７を出力する。
【００１２】
電流変換装置１００は、交流電源１を電源半周期に一回もしくは複数回、リアクタ２を介して短絡する動作を行って、電源電流の通流角を広げ電源力率を改善しながら、交流電力を直流電力に変換する。この電力変換装置１００は、整流回路切替手段５を備えていて、整流回路４を全波整流回路、あるいは倍電圧整流回路に切り替えて動作させる。そのため、パルス幅Ｔｗで直流電圧Ｖｄを制御することに加え、幅広い範囲の直流電圧Ｖｄを出力できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−７２８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記特許文献１に示す従来の構成では、電源電圧がゼロボルトになるポイントを検出するゼロクロス検出回路の精度が必要となる。つまり、リアクタを介した電源電圧の短絡動作により、電流波形が正弦波に近づくことで奇数次の高調波電流が抑制される。ただし、短絡動作のポイントが電源電圧の正側と負側でズレが発生すると、正負各々の電流波形が異なってくるため、偶数次の高調波電流が増大する。よって、ゼロクロス検出回路の精度が必要となるため、このゼロクロス検出回路を２個のコンパレータを用いたり、双方向のホトカプラ等で構成する必要があり、実装面積やコストが増大するという課題がある。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、複雑なゼロクロス検出回路をもちいることなく簡単な構成で、昇圧、力率改善、高調波電流の改善が可能なドラム式洗濯機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、交流電源の一端と前記整流回路の一端に直列に接続されたリアクタと、及び前記リアクタの一端と前記整流回路入力側の一端との間に一端が接続され、他端が前記交流電源の他端に接続された短絡制御素子を有する短絡回路と、前記インバータ回路を駆動するとともに、一連の洗濯動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記交流電源の電圧位相を単方向のホトカプラで簡易的に検出する位相検出回路と、前記平滑用コンデンサの両端に出力される直流電圧Ｖｄを検知する直流電圧検知部と、前記短絡制御素子を導通させる短絡信号を生成する短絡信号生成部を具備し、前記短絡信号生成部は、少なくとも脱水工程の一部期間において、前記位相検出回路のホトカプラがオフからオンに変化した点とオンからオフに変化して所定時間Ｔｄ後の点を起点として生成し、前記短絡信号のパルス幅Ｔｗを、前記直流電圧Ｖｄがあらかじめ設定された目標電圧Ｖｔになるように変化させるようにしたものである。
【００１７】
これにより、単方向のホトカプラで電源電圧の位相を簡易的に検出するだけで、電源電圧が正側であっても負側であっても、ゼロクロスポイントから安定した遅れ時間後にリアクタを介した電源電圧の短絡動作が可能となるため、電流波形が正弦波に近づくとともに正負両方の位相において対称な電流波形となり、電源高調波の改善が可能となるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のドラム式洗濯機は、複雑なゼロクロス検出回路を用いることなく簡単な構成で、昇圧、力率改善、高調波電流の改善が可能なドラム式洗濯機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施に形態１におけるドラム式洗濯乾燥機の縦断面図
【図２】同ドラム式洗濯乾燥機の内部背面図
【図３】同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４】同ドラム式洗濯乾燥機のモータ駆動装置の主要部回路図
【図５】同モータ駆動装置の動作波形図
【図６】（Ａ）同モータ駆動装置の短絡回路の動作による全波整流回路への入力電流の変化を示す図、（Ｂ）短絡回路の無い従来例のモータ駆動装置における全波整流回路への入力電流を示す図
【図７】従来のモータ駆動装置を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の発明は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転可能に保持している水槽と、前記回転ドラムを回転駆動するドラムモータと、交流電源からの交流を整流する整流回路と、前記整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続され、前記ドラムモータを駆動制御するインバータ回路と、前記交流電源の一端と前記整流回路の一端に直列に接続されたリアクタ、及び前記リアクタの一端と前記整流回路入力側の一端との間に一端が接続され、他端が前記交流電源の他端に接続された短絡制御素子を有する短絡回路と、前記インバータ回路を駆動するとともに、一連の洗濯動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記交流電源の電圧位相を単方向のホトカプラで簡易的に検出する位相検出回路と、前記平滑用コンデンサの両端に出力される直流電圧Ｖｄを検知する直流電圧検知部と、前記短絡制御素子を導通させる短絡信号を生成する短絡信号生成部を具備し、前記短絡信号生成部は、少なくとも脱水工程の一部期間において、前記位相検出回路のホトカプラがオフからオンに変化した点とオンからオフに変化して所定時間Ｔｄ後の点を起点として生成し、前記短絡信号のパルス幅Ｔｗを、前記直流電圧Ｖｄがあらかじめ設定された目標電圧Ｖｔになるように変化させることにより、単方向のホトカプラで電源電圧の位相を簡易的に検出するだけで、電源電圧が正側であっても負側であっても、ゼロクロスポイントから安定した遅れ時間後にリアクタを介した電源電圧の短絡動作が可能となるため、電流波形が正弦波に近づくとともに正負両方の位相において対称な電流波形となり、電源高調波の改善をはかることができる。
【００２１】
第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記位相検出回路のホトカプラがオンに変化してから一旦オフにし、再度オンするまでの一周期の時間Ｔｔと、前記位相検出回路のホトカプラがオンになっている時間Ｔｏｎを計測し、前記短絡信号生成部の起点の一つとなる前記位相検出回路のホトカプラがオフに変化してからの時間Ｔｄを（Ｔｔ−（Ｔｏｎ＊２））／２として前記短絡信号を生成させるように制御を行うことにより、電源電圧の変動があっても常にゼロクロスポイントから安定した遅れ時間後にリアクタを介した電源電圧の短絡動作が可能となり、さらに安定して電源高調波の改善を図ることができる。
【００２２】
第３の発明は、第２の発明において、前記制御部は、前記短絡信号生成部の起点の一つとなる前記位相検出回路のホトカプラがオフに変化してからの時間Ｔｄを（Ｔｔ−（Ｔｏｎ＊２））／２で求めるとともに、算出したＴｄの値が負の値になった場合は、前記短絡信号のパルス幅Ｔｗをゼロに制御を行うことにより、万一電源電圧の波形の歪みや周波数の乱れが発生しても、不必要な電源電圧の短絡動作を防止することができ、機器の安全性を高めることができる。
【００２３】
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、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。また、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。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるドラム式洗濯乾燥機の縦断面図であり、図２は、その内部背面図である。
【００２５】
この洗濯機では、洗濯機本体５１内に、図示しないサスペンション構造によって水槽５２が宙吊り状態に支持されている。水槽５２内には、有底円筒形に形成された回転ドラム５３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５２の正面側には回転ドラム５３の開口端に通じる衣類出入口５４が形成され、洗濯機本体５１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５５を開くことにより、衣類出入口５４を通じて回転ドラム５３内に対して洗濯物を出し入れすることができる。
【００２６】
回転ドラム５３には、その周面に水槽５２内に通じる多数の透孔５６が形成され、内周面の複数位置に攪拌突起（図示せず）が設けられている。この回転ドラム５３は、水槽５２の背面側に取り付けられたドラムモータ５７によって正転及び逆転方向に回転駆動される。また、水槽５２には、注水管路５８及び排水管路５９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５２内への注水及び排水がなされる。
【００２７】
扉５５を開き回転ドラム５３内に洗濯物及び洗剤を投入して、洗濯機本体５１の例えば前面上部に設けられた操作パネル６０での操作により運転を開始させると、水槽５２内には注水管路５８から所定量の注水がなされ、ドラムモータ５７により回転ドラム５３が回転駆動されて洗濯工程が開始される。回転ドラム５３の回転により、回転ドラム５３内に収容された洗濯物は回転ドラム５３の内周壁に設けられた攪拌突起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。
【００２８】
所要の洗濯時間の後、汚れた洗濯液は排水管路５９から排出され、回転ドラム５３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５２内に注水管路５８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、回転ドラム５３内に収容された洗濯物は、回転ドラム５３の回転により攪拌突起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。
【００２９】
このドラム式洗濯乾燥機には、回転ドラム５３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５２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５２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、凝縮器１３などの加熱手段からなるヒートポンプ、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は図１に示すように、循環空気との熱交換部１５を成して、循環送風経路１１の最低位部に配置されている。
【００３０】
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回転ドラム５３内の空気は透孔５６を通じて水槽５２から循環ファン１４側への循環空気導入管路１６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。
【００３１】
この乾燥した高温の空気は循環ファン１４から水槽５２への送風管路１７に送り出されて水槽５２内に送風される。水槽５２内に送風された高温の乾燥空気は透孔５６を通じて回転ドラム２内に入って衣類などの洗濯物に曝されながら水槽５２へと抜け、再度循環空気導入管路１６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。
【００３２】
この循環送風経路１１を利用した乾燥工程では、循環送風経路１１を循環される空気中に主として衣類などの洗濯物から発生する糸くずなどの異物が混じって循環し、蒸発器や凝縮器の目詰まり、循環ファン１４の回転部への噛み込み、循環ファン１４の内面への堆積といった乾燥工程を実施するのに支障を来し易いので、循環送風経路１１の途中に、循環空気中の異物を除去するフィルタ１８が設けられている。
【００３３】
図３は、本発明の第１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を示すブロック図である。
【００３４】
モータ駆動装置は、ドラムモータ５７、循環ファン１４、駆動用のファンモータ、及び熱交換部１５用の圧縮機モータの駆動を制御する機能を有するが、図３には、ドラムモータ５７及び圧縮機モータ４５の駆動に関与する部分のみを示す。ドラムモータ５７及び圧縮機モータ４５はそれぞれ、３相巻線を有するステータと、２極の永久磁石を有するロータとを備えた永久磁石同期モータである。
【００３５】
ドラムモータ５７には、ロータ位置を検出する３つのロータ位置検出素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃが設けられている。ロータ位置検出素子２１ａ〜２１ｃ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。ドラムモータ５７は、第１インバータ回路２２により回転駆動される。第１インバータ回路２２は、６個のスイッチング素子２３を３相ブリッジ接続して構成され、各スイッチング素子２３に並列にフライホイールダイオード２４が接続されている。各スイッチング素子２３のオン／オフ状態は、第１駆動回路２５によりＰＷＭ制御される。
【００３６】
一方、圧縮機モータ４５は、第２インバータ回路２６により回転駆動される。圧縮機モータ４５にはロータ位置検出素子はなく、例えば、電流検出手段からの信号に基づいて位置センサレス正弦波駆動制御される。第２インバータ回路２６は、第１インバータ回路２２と同様、６個のスイッチング素子２７を３相ブリッジ接続して構成され、各スイッチング素子２７に並列にフライホイールダイオード２８が接続されている。各スイッチング素子２７のオン／オフ状態は、第２駆動回路２９によりＰＷＭ制御される。
【００３７】
なお、実際にはこのモータ駆動装置には、循環ファン１４用のファンモータを駆動するための第３インバータ回路及び第３駆動回路も設けられているが、その構成および動作は、第２インバータ回路２６及び第２駆動回路と同様であるため、図示及び説明は省略する。
【００３８】
第１駆動回路２５及び第２駆動回路２９は、制御部４６による制御を受けて動作する。制御部４６には、ドラムモータ５７のロータ位置検出素子２１ａ〜２１ｃが出力するロータ位置信号が入力される。このロータ位置信号に基づき、第１駆動回路２５が各スイッチング素子２３のオン／オフ状態をＰＷＭ制御することにより、ドラムモータ５７のステータの３相巻線に対する通電が制御され、ロータが同期回転駆動される。制御部４６はさらに、図示しないが、３つのロータ位置検出素子２１ａ〜２１ｃからのロータ位置信号に基づき、ロータの回転数、すなわちドラムモータ５７の回転数Ｎｄを検出する回転数検知部を有する。回転数検知部は、３つのロータ位置信号の状態が変わるたびにその周期を検出し、その周期からドラムモータ５７の回転数Ｎｄを算出する。
【００３９】
第１及び第２インバータ回路２２、２６に対する電力の供給は、交流電源３１、短絡回路３２及び整流部３３により行なわれる。すなわち、交流電源３１から供給される交流電圧Ｖｓから、短絡回路３２及び整流部３３により直流電圧Ｖｄが生成されて、第１及び第２インバータ回路２２、２６に印加される。
【００４０】
短絡回路３２は、交流電源３１と整流部３３の間に直列に接続されたリアクタ３４と、リアクタ３４を介して交流電源３１に並列に接続された短絡制御素子３５により構成される。短絡制御素子３５は、例えば、ダイオードブリッジとＩＧＢＴもしくは、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴなどの電力半導体スイッチング素子で構成することができる。
【００４１】
整流部３３は、全波整流回路３６を備え、全波整流回路３６には、平滑コンデンサ３７、３８の直列回路が並列に接続されている。平滑コンデンサ３７、３８の両端の直流電圧Ｖｄが、第１インバータ回路２２及び第２インバータ回路２６に印加され、直流電力が３相交流電力に変換されて、ドラムモータ５７及び圧縮機モータ４５に供給される。
【００４２】
図４は、位相検出回路３９周辺の回路図である。図に示すように位相検出回路３９には交流電源３１の両端の交流電圧が入力され、電圧降下用の抵抗と整流ダイオード４０と単方向のホトカプラ４１で構成されており、交流電源３１の電源位相信号を出力し、制御部４６に供給する。
【００４３】
制御部４６はまた、平滑コンデンサ３７、３８の両端の直流電圧Ｖｄ、従って、第１及び第２インバータ回路２２、２６に印加される直流電圧Ｖｄを検出する直流電圧検知部を備えている。さらに制御部４６は短絡信号生成部を備え、少なくとも脱水工程の一部期間において、短絡回路３２の短絡制御素子３５を導通させるための短絡信号Ｐｓを生成する。
【００４４】
図５に、交流電源３１が５０Ｈｚ１００Ｖとした場合の、位相検出回路３９周辺の動作波形を示す。
【００４５】
図に示すように、位相検出回路３９は、交流電源３１の交流電圧Ｖｓにより、整流ダイオード４０の順方向電圧Ｖｆ１（約０．７Ｖ）とホトカプラ４０のＬＥＤの順方向電圧Ｖｆ２（約２Ｖ）の合計電圧Ｖｆ（約２．７Ｖ）より電圧が高くなっている区間Ｔｏｎだけホトカプラ４１の受光トランジスタがＯＮしてＨｉｇｈ信号を、その他の区間ではＬｏｗ信号を制御部４６に供給する。そして再度交流電圧３１の交流電圧ＶｓがＶｆより大きくなると、位相検出回路３９の出力は再度Ｈｉｇｈとなる。この位相検出回路３９がＬｏｗからＨｉｇｈへの立ち上がりエッジから再度Ｈｉｇｈへの立ち上がりエッジまでの時間をＴｔとすれば、Ｔｔは交流電源３１の１周期時間と等しくなる。また、交流電源３１が０Ｖになるゼロクロス点から位相検出回路の立ち上がりエッジまでの遅れは１ｍｓとなっている。そして、位相検出回路３９の立ち上がりエッジを基点に、パルス幅Ｔｗの短絡信号Ｐｓが生成される。また、立下りエッジから決められた所定時間Ｔｄ（本実施例では２ｍｓ）後を起点として再度パルス幅Ｔｗの短絡信号Ｐｓが生成され、結果として交流電源３１の電圧Ｖｓのゼロクロス点から１ｍｓ遅れの点を起点として半周期毎に、パルス幅Ｔｗの短絡信号Ｐｓが生成される。
【００４６】
以上の構成を有するモータ駆動装置は、短絡回路３２の動作に特徴を有する。短絡回路３２は、短絡制御素子３５が導通することにより、リアクタ３４を介して交流電圧Ｖｓを短絡させる。その短絡状態では交流電圧Ｖｓの電力がリアクタ３４に蓄積され、短絡制御素子３５がオフとなったときに、蓄積された電力が整流部３３に供給される。供給された電力は全波整流回路３６により直流に変換され平滑コンデンサ３７、３８を充電して、出力直流電圧Ｖｄがあらかじめ設定された目標電圧Ｖｔになるようにパルス幅Ｔｗを変化させる。
【００４７】
図６Ａは、交流電源３１がＡＣ１００Ｖ／５０Ｈｚ、インバータ回路出力を６００Ｗとした時の短絡回路３２の動作例である。
【００４８】
図に示すように、交流電源３１の電圧Ｖｓのゼロクロス点から１ｍｓ遅れの点を起点として半周期毎に、パルス幅Ｔｗの短絡信号Ｐｓが生成される。短絡信号ＰｓのＨｉｇｈ期間に短絡制御素子３５が導通して交流電圧Ｖｓによる短絡電流が流れ、リアクタ３４に電力が蓄積される。短絡信号ＰｓがＬｏｗになると、リアクタ３４に蓄積された電力に基づく補助入力電流Ｉａが、全波整流回路３６に流される。交流電圧Ｖｓによる電流に補助入力電流Ｉａが重畳され、全波整流回路３６への入力電流Ｉｂのピーク電流を抑え、かつ電流波形を正弦波に近づけた状態で平滑用コンデンサ３７、３８の両端の直流電圧Ｖｄを上昇させることができる。
【００４９】
図６Ｂには比較のため、短絡回路３２を動作させずに、同じインバータ回路出力６００Ｗとした場合の、全波整流回路３６への入力電流Ｉｂを示す。波形を見てわかるように、電流波形が正弦波から崩れピーク電流が増大し、力率が低下するとともに電源高調波が悪化している。
【００５０】
なお、本実施例では５０Ｈｚを例に説明したが、電源周波数の判別を行い、６０Ｈｚ時は最適な遅れ時間Ｔｄを設定することで、日本国内で電源周波数が変わっても同様の効果をとることができる。
【００５１】
また、位相検出回路３９のホトカプラ４１がオンに変化してから一旦オフにし、再度オンするまでの一周期の時間Ｔｔと、位相検出回路３９のホトカプラ４１がオンしている時間Ｔｏｎを計測し、短絡信Ｐｓの起点を、位相検出回路３９のホトカプラ４１がオンに変化した点とホトカプラ４１がオフに変化してからの時間Ｔｄ＝（Ｔｔ−（Ｔｏｎ＊２））／２を起点として短絡信号Ｐｓを生成させるようにすれば、交流電源３１の交流電圧Ｖｓや周波数が変化しても、常に安定して同様の効果を得ることができる。つまり、図５を例にとると、５０ＨｚなのでＴｔ＝２０ｍｓであり、Ｔｏｎ＝８ｍｓなので、（２０ｍｓ−（８ｍｓ＊２））／２＝２ｍｓとなり、ホトカプラ４１がオフに変化してから２ｍｓ後、つまり交流電源３１が正に変わるゼロクロス点から１ｍｓ後と、負に変わるゼロクロス点から１ｍｓ後を起点に短絡信号Ｐｓを生成でき、交流電源３１の電圧や周波数変化が起こっても安定動作が可能となる。
【００５２】
なお、回路構成などにより、ホトカプラ４１のオン時やオフ時の波形が異なる場合があるが、短い方の区間をＴｏｎとして計算することは言うまでもない。
【００５３】
さらに、上記計算値Ｔｄ＝（Ｔｔ−（Ｔｏｎ＊２））／２が負の値になったときは、絡信号のパルス幅Ｔｗをゼロに制御することにより、万一電源電圧の波形の歪みや周波数の乱れが発生しても、同一位相で複数の短絡動作を行う等の不安定な動作を防止することができ、機器の安全性を高めることができる。
【００５４】
以上のように、本実施の形態のドラム式洗濯乾燥機は、リアクタ３４と短絡制御素子３５からなる短絡回路３２を備え、短絡制御素子３５を導通させる短絡信号を、交流電源３１の電源位相を簡易的な単方向のホトカプラ４１を用いた位相検出回路３９ホトカプラがオフからオンに変化した点とオンからオフに変化して所定時間Ｔｄ後の点を起点として生成し、短絡信号のパルス幅Ｔｗを、前記直流電圧Ｖｄがあらかじめ設定された目標電圧Ｖｔになるように変化させる。これにより、複雑なゼロクロス検出回路を用いることなく、簡単な構成でインバータ電圧の昇圧動作や力率改善を図ることができ、電源電流を正弦波に近づけ、さらに正負対象の波形にできることで、高調波の奇数次および偶数次を低減することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明にかかるドラム式洗濯機は、複雑なゼロクロス検出回路を用いることなく、簡単な構成で安定したインバータ電圧の昇圧動作が可能となるので、力率の改善や電源高調波の改善が可能なドラム式洗濯機等として有用である。
【符号の説明】
【００５６】
２２  第１インバータ回路
２５  第１駆動回路
２６  第２インバータ回路
２９  第２駆動回路
３２  短絡回路
３３  整流部
３４  リアクタ
３９  位相検出回路
４５  圧縮機モータ
４６  制御部
５１  洗濯機本体
５２  水槽
５３  回転ドラム
５７  ドラムモータ
【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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