(57)【要約】【課題】回路基板上に散在した発熱性電子部品を効率良く冷却する。【解決手段】電源ユニット１６のユニットケース１７上方に、ドラムに給水可能な水路３３を一体に設けるとともに、この水路３３の下面側に発熱性電子部品３０を実装した回路基板３１を係止具３２により設置し、水道水給水時に給水ホース１５を介して前記水路３３に給水を行うことにより、前記水路３３を介して発熱性電子部品３０を冷却する構成とした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外箱内に収められた水槽と、前記水槽内に回転可能に設けられた洗濯槽と、前記外箱内に配設された給水弁と、前記給水弁から前記洗濯槽への給水経路と、モータ等を駆動制御する電源ユニットとを具備し、
前記電源ユニットは、回路基板、該回路基板に実装した発熱素子及びこれらを覆うユニットケースから構成され、前記給水経路内に前記ユニットケースと一体に水路を設けたことを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
水路は、回路基板の上方に配設したことを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
水路は、貯水可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の洗濯機。
【請求項４】
洗濯槽に給水を行う風呂水給水手段を備え、該手段による給水時に給水弁からの水を水路に供給するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源ユニットの冷却機構を備えた洗濯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、洗濯機のモータ等の駆動制御をする電源ユニットは、回路基板にＩＰＭやハイブリッドＩＣ等の発熱素子が多数取付けられ、これを樹脂製のユニットケースにて覆い、内部の回路基板の絶縁保護、周辺部材からの水漏れや結露等による水滴から防水する構成としている。そして、このような回路基板上の発熱素子の冷却手段として、回路基板上にアルミ製の放熱板もしくは放熱フィンが設けられ、発生した熱を周辺の雰囲気に逃がし、回路基板上の発熱素子を冷やしていた。また、他の手段として、送風ファン等により回路基板に送風して冷却する方法もある。
【０００３】
しかしながら、この種の空冷式の冷却手段では未だ十分な冷却効果は得難く、そこで液冷式の冷却手段が提案されている。例えば、液冷式の冷却機構としては、放熱板と液冷却機構が回路基板と一体的に設けられた構成としている。これによれば、発熱素子付近の基板上に放熱フィンおよび冷却パイプを配設しているため、冷却水を流すことで発熱素子の温度上昇を有効に抑えることができる。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−４６３８１号公報  （３−５頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、モータ制御の複雑化、回転可能なドラム等の洗濯槽の大型化や高速回転化が図られ、駆動源であるモータに供給する電流が増大してきたため、電源回路及び制御回路の発熱素子の発熱量が増加している。加えて、乾燥機能や温水洗い機能に供するヒータを有する洗濯機の需要が増加し、このような洗濯機においては、周辺雰囲気温度も上昇するため、除熱が一層困難になっていた。
従って、これを改善するには、この電源ユニットの温度上昇に対しては、放熱板や放熱フィンを増設したり、大型化したりする対処方法が考えられるが、実際には発熱素子が回路基板上広範囲に散在しているため、一層大型化する傾向にあり、そのための設置空間確保が難しいという問題も生じるなど、発熱素子の長期信頼性を得るには必ずしも十分ではなかった。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、従ってその目的は、発熱素子を有した電源ユニットを効率良く冷却できる液冷式の冷却機構を備えた洗濯機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の洗濯機は、外箱内に収められた水槽と、前記水槽内に回転可能に設けられた洗濯槽と、前記外箱内に配設された給水弁と、前記給水弁から前記洗濯槽への給水経路と、モータ等を駆動制御する電源ユニットとを具備し、前記電源ユニットは、回路基板、該回路基板に実装した発熱素子及びこれらを覆うユニットケースから構成され、前記給水経路内に前記ユニットケースと一体に水路を設けたことを特徴とする。（請求項１の発明）。
【０００８】
斯かる構成によれば、洗濯槽へ給水された水がユニットケース内の水路を通過する際の除熱作用により、回路基板上の発熱素子及びユニットケースの温度上昇を抑えることができる。また、水路が回路基板全体と接することができるため、複数の発熱素子が回路基板上に散在していても、それぞれの発熱素子の温度上昇を効率良く抑えることができる。
【０００９】
また、請求項１記載のものにおいて、水路は、回路基板の上方に配設したことを特徴とする（請求項２の発明）。
斯かる構成によれば、水は重力により水路下方を流れるため、水路の下面側では水と常に接触し、且つ接触面も多く、同下面側に配設された発熱素子や回路基板の熱を奪いやすい。
【００１０】
さらに、請求項１又は２記載のものにおいて、水路は、貯水可能であることを特徴とする（請求項３の発明）。
斯かる構成によれば、常時水が水路に留まるため、給水時でなくとも、ユニットケースの水路を介して発熱素子から除熱することができる。
【００１１】
また、請求項１乃至３のいずれかに記載のものにおいて、洗濯槽に給水を行う風呂水給水手段を備え、該手段による給水時に給水弁からの水を水路に供給するようにしたことを特徴とする（請求項４の発明）。
斯かる構成によれば、ユニットケースの水路を経由しないで洗濯機に給水する風呂水利用時であっても、給水弁から一部の水を水路に供給するようにしたので、ユニットケースの水路を介して発熱素子から除熱することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をドラム式乾燥機能付洗濯機に適用した一実施例について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００１３】
まず、図１は、上記洗濯機の全体構成を示す縦断側面図で、この図に示すように洗濯機本体は、外殻を成す外箱１の前面に洗濯物を出し入れする開口部１ａが設けられており、該開口部１ａを開閉する扉２がヒンジ（図示せず）を介して回動可能に配設されている。また、外箱１前面上方には「洗い」、「すすぎ」、「脱水」及び「乾燥」等の各行程時間設定や各種コース設定を行うスイッチ等を有する操作兼表示パネル３が配設されており、その後方、外箱１内部には、マイクロコンピュータ等から成る制御装置４が収納されている。
【００１４】
外箱１内には、前面に開口部５ａを有する有底円筒状の水槽５が略水平状態に２本のサスペンション６（一本のみ図示）によって外箱１底面に弾性支持されている。前記開口部５ａには、ベローズ７が取着されていて、扉２を閉めると該扉２と水槽５との間においては水密に封鎖される。そして、水槽５の底部にはシーズヒータから成る温水ヒータ８が配設されている。
【００１５】
また、該水槽５内部には洗濯槽たる円筒状のドラム９が収容されていて、該ドラム９は、水槽５背部に配設されたアウターロータ型のＤＣブラシレスモータから成るモータ１０と、回転軸１１を介して回転可能に軸支されている。このドラム９前面には、開口部９ａが形成されるとともに、通水兼通風用の多数の孔９ｂがドラム９側面全周に亘り設けられている。そして、該ドラム９の円筒状の内側面には洗濯物を攪拌する３個のバッフル１２（１個のみ図示）が周方向にほぼ均等に配置してある。
【００１６】
一方、外箱１背面上方には、外方に臨んで給水口１３が配設されており、該給水口１３直後にある電磁式の給水弁１４のＯＮ／ＯＦＦ動作により水道水の給水制御が行われている。給水弁１４のＯＮ動作は給水弁１４が開放した給水可能な状態を指し、ＯＦＦ動作は停水する閉塞状態を指す。該給水弁１４は例えば三方弁機構からなり、そのうちの一つは給水ホース１５を介して外箱１上方に配設した電源ユニット１６のユニットケース１７と接続されている。このユニットケース１７は、連結ホース１８を介して外箱１上部前面に設けられた注水ケース１９に接続されており、さらに注水ケース１９から注水ホース２０を介して水槽５の開口部５ａ上部と連結していて、以ってドラム９への給水手段を構成している。
【００１７】
また、水道水以外の水源からの取水手段として、外箱１の外方に臨む給水口２１を有する風呂水ポンプ２２が外箱１上方に配設してあり、前記注水ケース１９との間に連結ホース２３と呼水ホース２４が連通接続されている。
【００１８】
さらに、前記した水槽５底部には排水口５ｂが設けられ、これには図示しない排水弁モータにより制御される排水弁２５が配設されている。該排水弁２５には排水ホース２６が接続されていて、排水弁２５を閉じた状態で水槽５内に貯水でき、排水弁２５を開くと排水ホース２６を介して洗濯機外部に排水できるようになっている。また、水槽５内の水位検知手段として図示しない水位センサーが設けられている。
【００１９】
水槽５上部には、送風ファンユニット２７と乾燥ヒータ２８が配設されており、ここで生成された温風をドラム９内に吹き込むようになっている。また、水槽５背部には、熱交換ユニット２９が装着されており、ドラム９内に吹き込まれた温風は洗濯物と接触して水分を吸収した後、該熱交換ユニット２９を通過して除湿され、再び送風ファンユニット２７に送風され循環するというような乾燥機能を備えている。
【００２０】
図２は前述した電源ユニット１６の斜視図、図３は要部を破断して示す側面図で、以下その具体的構成につき説明する。即ち、電源ユニット１６は、下面が開口した直方体箱状の樹脂製のユニットケース１７と、発熱素子としての前記モータ１０を回転制御するＩＰＭやハイブリッドＩＣ等の発熱性電子部品３０を実装した回路基板３１とから構成されている。該回路基板３１は、図２、３に示すように素子載置面を下方に向けてビスなど適宜の係止具３２によって係止されている。
また、ユニットケース１７上方には直方体の空洞である水路３３が一体に形成されており、該水路３３と回路基板３１とは薄い樹脂板（図示せず）で隔てられている。
【００２１】
さらに、水路３３両端には管状の吸込口３４と吐出口３５とが突設してあり、その吸込口３４は給水ホース１５とを介して給水弁１４と接続され、一方吐出口３５は連結ホース１８を介して注水ケース１９と接続してある。そして、連結ホース１８は図３に示すように、吐出口３５直後において水路３３上面より高位置（高さ寸法ｈで示す）に隆起部１８ａが形成されており、従って水路３３には常に貯水可能な構成となっている。
【００２２】
上記のように構成されたドラム式乾燥機能付洗濯機の作用につき説明すると、操作兼表示パネル３を操作することにより、後述する「洗い」・「すすぎ」・「脱水」の各行程を順次実行し、必要ならば「乾燥」行程も実行できる。そのうち、まず「洗い」行程においては、通常水道水を使用するようになっており、ドラム９内に洗濯物を投入した後に、均一の角速度でドラム９を回転させ、例えばモータ１０の駆動を停止させてからドラム９が静止するまでの所要時間等に基づき洗濯物の重量が判断される。
【００２３】
その後、給水弁１４がＯＮ動作すると、排水弁２５を閉じた状態で給水が始まり、給水ホース１５、吸込口３４を介してユニットケース１７の水路３３内に送水される。さらに、吐出口３５から連結ホース１８を介して注水ケース１９内に送水され、注水ケース１９内に予め供給された洗剤と共に注水ホース２０を介してドラム９内に供給され、図示しない水位センサーにより洗濯物の重量に応じた所定の水量が貯水されたことを検知すると、給水弁１４がＯＦＦ動作して給水が止まる。
【００２４】
この際、吐出口３５直後の隆起部１８ａが水路３３より高位置にあるため、常時水路３３内に水が満たされた貯水状態となる。このことは、詳細は後述するが給水が停止した場合でも、貯水を利用した冷却効果を持続することができる。
その後、ドラム９をモータ１０により回転駆動することで、洗濯物が撹拌され、以って洗濯物の汚れを落とす「洗い」行程が実行される。
【００２５】
この「洗い」行程が終了すると、排水弁モータの駆動制御により排水弁２５を開き排水した後、ドラム９を高速回転させて中間脱水が行なわれる。これにより洗剤分を含んだ洗濯液の大半が洗濯物から搾り出され、排水ホース２６を介して排水され、以ってその次の「すすぎ」行程を効率良く短時間にも済ませることができるようにしている。その「すすぎ」行程は、１回から３回繰り返して基本的に前記「洗い」行程と同様にして行なわれるが、この「すすぎ」行程においては段階的に水位を上げて給水するとともに、「洗い」水位より高水位に設定してすすぎ効果の向上を図っており、従ってユニットケース１７内の水路３３を介した給水が頻繁に行われることになる。
【００２６】
そして最後の「すすぎ」行程が終了すると、次には仕上げの「脱水」行程がドラム９を高速回転させることにより実行され、以って洗濯物は遠心脱水された状態となる。この最後の「脱水」行程が終了すると、選択したコースに応じて「乾燥」行程を実行する。
【００２７】
ところで、上記運転中において、電源ユニット１６が有する発熱性電子部品３０の発熱量が多くなる場合は、ドラム９の回転に大きな抵抗が存在し、モータ１０に負担がかかり非平衡な電流が発熱性電子部品３０に流れている状態であると考えられる。例えば、洗濯物と共に多くの洗濯液が入った「すすぎ」行程がこの状態に該当し、次に「洗い」行程においての発熱量が多くなるものと推測される。このような高発熱に対し、上述のように「すすぎ」行程における段階的な給水制御により、水路３３内の温まった水と新たな冷却水たる水道水との入換えが頻繁に行われ、以って効果的に液冷式による除熱が行われる。なお、「脱水」及び「乾燥」行程では洗濯槽への給水の必要がないため、ユニットケース内の水の入換えは行われない。
【００２８】
一方、風呂水ポンプ２２の駆動による風呂水利用は、特には節水の観点から利用されている機能であり、通常「洗い」及び最終以外の「すすぎ」時において使用者が選択して利用できるようにしている。この風呂水利用時には、風呂水ポンプ２２を駆動するために風呂水ポンプ２２への呼水を呼水ホース２４を経て給水する時にしか水路３３を水道水が経由しないため、発熱性電子部品３０から十分に除熱できない虞がある。そこで、本実施例では前述の「すすぎ」行程と同様の段階的に水位を上昇させる給水制御手段を採用し、間欠的に複数回給水弁１４をＯＮ動作させて一部水道水による給水を行い、水路３３を経由させるようにしている。
【００２９】
即ち、風呂水利用時の「洗い」及び「すすぎ」行程における水槽５への給水手段である給水弁１４及び風呂水ポンプ２２のＯＮ／ＯＦＦ動作については、図４のタイムチャートに示している。以下説明するに従来では、これらの行程においては始めに呼水を行った後、１つの行程の給水全てを風呂水ポンプ２２からの給水によって行っていた。しかし、この方法では水路３３内の水が入れ換わらないので、発熱性電子部品３０の発熱により水路３３内の水温は除々に上昇するため、有効な除熱効果を維持できなくなる。
【００３０】
これに対し、本実施例では図４に示すように、最初の一定水位までの給水は呼水後に風呂水ポンプ２２を利用し、その後段階的（例えば２段階）に水槽５内の水位を上げていく際には、風呂水ポンプ２２による給水ではなく、その都度給水弁１４をＯＮ動作させて水道水による給水を行い、以って水路３３内の水入換えを複数回できる給水制御としている。なお、この場合、ドラム９は最初の一定水位までの給水以降、駆動されて「洗い」、又は「すすぎ」が開始されるようにしている。
【００３１】
このように本実施例によれば、洗濯槽たるドラム９への給水により水がユニットケース１７の水路３３を通過する際の除熱作用を利用して、発熱素子たる発熱性電子部品３０延いては電源ユニット１６の温度上昇を抑えることができる。また、水路３３は直方体状の空洞であるため、発熱性電子部品３０との接触面積が大きく、しかもこの水路３３の下面側に配置された複数の発熱性電子部品３０が広範囲に散在している場合においても、効率良く十分な除熱効果を発揮することができる。
【００３２】
一方、風呂水利用時にあっても、水路３３に水を間欠的に複数回供給し、水路３３内の水を入れ換える制御を行うことができるため、該水路３３を介して発熱性電子部品３０から除熱する効果を維持することができる。また本実施例では、ユニットケース１７を直方体形状にしたのは、上記所熱効果の他にユニットケース１７を組込み固定する、いわゆる設置性を良好とするための形状である。
【００３３】
なお、本発明は上記しかつ図面に示した実施例に限らず、例えばドラム式乾燥機付洗濯機に適用して説明したが、発熱素子を備えた洗濯機であればよく、電源に用いられるものに限られない。また、絶縁性能の観点からユニットケースの素材として樹脂を選択しているが、熱伝導性の観点から樹脂の代わりにアルミニウム等の金属を用い、回路基板との間にポッティング材で熱伝導可能な範囲で、絶縁距離を保つように構成して用いてもよく、この場合には当該ユニットケースにより確実に難燃化構造とすることができる。
【００３４】
さらに、風呂水利用時においては、上記実施例に限らず例えば、風呂水ポンプを間欠的に駆動させ、その都度必要な呼水を水道水から供給するようにして、水路に送水するようにしてもよい。また、具体的構成において、水路は両端部に吸込口および吐出口のある中空状の空洞であれば足り、その空洞の形は直方体に限られないし、吸込口や吐出口の位置もユニットケース側面でなく上面に設けてもよいなど、実施に際して本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、発熱素子を実装した電源回路基板上方にユニットケースと一体に水路を設けて、洗濯槽への給水を可能とした構成により、給水時に水路を介して発熱素子から除熱し、安全性や品質の長期信頼性を維持できるなどの著効を奏する洗濯機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すドラム式乾燥機能付洗濯機の縦断側面図
【図２】電源ユニットの斜視図
【図３】電源ユニットの要部を破断して示す側面図
【図４】風呂水利用時の給水制御を示すタイムチャート
【符号の説明】
１  外箱
４  制御装置
５  水槽
９  ドラム（洗濯槽）
１４  給水弁
１５  給水ホース
１６  電源ユニット
１７  ユニットケース
１８  連結ホース
１８ａ  隆起部
２２  風呂水ポンプ（風呂水給水手段）
３０  発熱性電子部品（発熱素子）
３１  回路基板
３３  水路
３４  吸込口
３５  吐出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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