(57)【要約】【課題】ノイズや発熱の大幅な増大を招くことなく、また、制御部の動作に制約を加えることなくモータ相電流を精度良く検出することができる洗濯機を提供する。【解決手段】実施形態の洗濯機１０は、モータ２４を駆動するインバータ回路５０と、下アーム側のスイッチング素子（ＩＧＢＴ５１）とグランド電位との間に設けられてモータ相電流を検出するためのシャント抵抗５３（電流検出抵抗）と、シャント抵抗５３の端子電圧をレベルシフトするレベルシフト回路６４と、レベルシフトされた端子電圧が入力されるアナログデジタル変換器を内蔵する制御部５５と、を備え、アナログデジタル変換器が変換するアナログ電圧範囲の上限を規定する基準電圧を、制御部５５の電源電圧（ＶＣＣ）よりも低く設定するとともに、当該基準電圧とレベルシフト回路６４の電源電圧（１．８Ｖ）とを同一にした。【選択図】図３
2016083317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータを駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路の下アーム側のスイッチング素子とグランド電位との間に設けられ、前記モータのモータ巻線に流れるモータ相電流を検出するための電流検出抵抗と、
前記電流検出抵抗の端子電圧を抵抗分圧によりレベルシフトするレベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路でレベルシフトされた端子電圧が入力されるアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器を内蔵し、前記モータ相電流に基づいて前記モータを制御する制御部と、を備え、
前記アナログデジタル変換器が変換するアナログ電圧範囲の上限を規定する基準電圧を前記制御部の電源電圧よりも低く設定するとともに、当該基準電圧と前記レベルシフト回路の電源電圧とを同一にしたことを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
前記制御部は、複数のアナログ電圧が入力可能であり、
前記アナログデジタル変換器の基準電圧よりも高いアナログ電圧を出力する回路に対しては、抵抗分圧により当該基準電圧以下となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の洗濯機。
【請求項３】
サーミスタを有する温度検出回路を備え、
前記サーミスタと前記基準電圧に接続された抵抗とで抵抗分圧されたアナログ電圧を前記アナログデジタル変換器に入力することを特徴とする請求項２記載の洗濯機。
【請求項４】
前記電流検出抵抗は、前記インバータ回路を構成するそれぞれの下アーム側のスイッチング素子に１対１で対応してそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の洗濯機。
【請求項５】
前記電流検出抵抗は、前記インバータ回路を構成するそれぞれの下アーム側のスイッチング素子の共通接続点に１つ設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の洗濯機。
【請求項６】
外箱上部に設けられているトップカバーに形成され、操作パネルで覆われる収納部と、
前記収納部に収納され、その上面側に前記操作パネルを制御する制御回路が配置され、その下面側に前記インバータ回路が配置された制御ユニットと、を備え、
前記操作パネルの制御と前記インバータ回路の制御とを、乗算演算器を内蔵した1つの前記制御部で実行することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の洗濯機。
【請求項７】
前記制御部は、電源端子が1ヶ所に集約されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の洗濯機。
【請求項８】
前記アナログデジタル変換器が変換するアナログ電圧範囲の下限を規定する下限基準電圧は、前記制御部の電源電圧とは別の配線パターンにより接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の洗濯機。
【請求項９】
前記アナログデジタル変換器の基準電圧は、前記電流検出抵抗のグランド電位を基準とする３端子レギュレータによって、前記制御部の電源電圧から降圧されて生成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、洗濯機においてモータを制御する場合、モータを駆動するインバータ回路の下アーム側のスイッチング素子にシャント抵抗を接続し、その端子電圧をレベルシフト回路を介してアナログデジタル変換器（以下、Ａ／ＤＣと称する）に入力してマイクロコンピュータ等で構成された制御部に取り込むことでモータ相電流を検出している。このとき、制御部に内蔵されているＡ／ＤＣが用いられることもあり、その場合には、例えば特許文献１のように制御部の電源電圧とＡ／ＤＣの基準電圧とを同一にすることで個別の電源を不要とした構成にすることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３９５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、制御部の電源電圧とＡ／ＤＣの基準電圧とを同一にする構成の場合、シャント抵抗の端子電圧が電源電圧に対して相対的に低いために増幅回路を設ける必要があり、その増幅回路のバラつきによって誤差が発生する（検出精度が悪化する）という問題がある。この場合、増幅回路を省いた構成とすることもできるが、その場合にはシャント抵抗の抵抗値を大きくして端子電圧を高くする必要があり、発熱が増大するという問題がある。また、制御部の電源電圧を低くして低い端子電圧に対応可能とすると、動作速度等の制御部の動作に制約が発生するおそれがある。
そこで、ノイズや発熱の大幅な増大を招くことなく、また、制御部の動作に制約を加えることなくモータ相電流を精度良く検出することができる洗濯機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の洗濯機は、モータと、モータを駆動するインバータ回路と、インバータ回路の下アーム側のスイッチング素子とグランド電位との間に設けられ、モータのモータ巻線に流れるモータ相電流を検出するための電流検出抵抗と、電流検出抵抗の端子電圧を抵抗分圧によりレベルシフトするレベルシフト回路と、レベルシフト回路でレベルシフトされた端子電圧が入力されるアナログデジタル変換器と、アナログデジタル変換器を内蔵し、モータ相電流に基づいてモータを制御する制御部と、を備え、アナログデジタル変換器が変換するアナログ電圧範囲の上限を規定する基準電圧を制御部の電源電圧よりも低く設定するとともに、当該基準電圧とレベルシフト回路の電源電圧とを同一にした。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態の洗濯機の構成を模式的に示す図
【図２】洗濯機の収納部の構成を模式的に示す図
【図３】洗濯機の電気的構成を模式的に示す図
【図４】マイクロコンピュータの外形を模式的に示す図
【図５】第２実施形態の洗濯機の電気的構成を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において実質的に共通する部位には同一の符号を付して説明する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１から図４を参照しながら説明する。
【０００８】
図１に示すように、洗濯機１０は、その外郭を構成する外箱１１の内部に、上面が開放した有底円筒状の水槽１２が弾性吊持機構１３によって弾性的に支持されている。この水槽１２の内部には、上面が開放した有底円筒状の回転槽１４が回転可能に設けられている。回転槽１４の底部には、当該回転槽１４の底部を補強するための補強部材１５が設けられている。回転槽１４は、垂直な軸線を中心に回転するように構成されており、洗濯物を洗う洗い行程および洗濯物をすすぐすすぎ行程における洗濯槽、および、洗濯物を脱水する脱水行程における脱水槽として兼用される。つまり、洗濯機１０は、回転槽１４の回転中心軸が垂直方向に延びるいわゆる縦軸型洗濯機である。
【０００９】
この回転槽１４は、その周壁部に多数の孔１６を有している。これら孔１６は、貫通しており、通水および通気が可能である。なお、図１には多数の孔１６のうちその一部のみを示している。回転槽１４の上部には、例えば塩水等の液体が封入された合成樹脂製のバランスリング１７が取り付けられている。回転槽１４内の底部には、撹拌体として例えば合成樹脂で形成されたパルセータ１８が回転可能に設けられている。
【００１０】
水槽１２の下部には排水経路１９が設けられている。この排水経路１９には排水弁２０が設けられており、この排水弁２０が開放されることにより、水槽１２内の水が機外に排出される。また、水槽１２の底部には、水位検知用のエアトラップ２１が設けられている。このエアトラップ２１には、エアチューブ２２を介して図示しない水位センサが接続されている。この水位センサは、本実施形態では圧力センサで構成されており、エアトラップ２１内の圧力に基づいて水槽１２内の水位を検知する。
【００１１】
水槽１２の下部の中央部には駆動機構部２３が設けられている。この駆動機構部２３は、モータ２４（図３参照）、および図示は省略するが、クラッチ機構部等を備えている。駆動機構部２３は、洗い行程時またはすすぎ行程時においては、クラッチ機構部によって回転力をパルセータ１８に伝達する。このため、洗い行程時またはすすぎ行程時には、回転槽１４は回転駆動されず、パルセータ１８だけが回転駆動される。
また、駆動機構部２３は、脱水行程時においては、モータ２４の回転力をクラッチ機構部によってパルセータ１８と回転槽１４とに伝達する。このため、脱水行程時には、パルセータ１８は、回転槽１４と一体に回転駆動される。
【００１２】
外箱１１の上部には、トップカバー２６が設けられている。このトップカバー２６には、洗濯物出入口３５（図２参照）を開閉する例えば二つ折り式の蓋２７が開閉可能に設けられている。なお、水槽１２の上部には、図示しない槽カバーが開閉可能に取り付けられている。トップカバー２６の前部には、操作パネル２８が設けられている。この操作パネル２８には、各種の操作スイッチを備える操作入力部や、例えば液晶表示器等で構成された表示出力部等が設けられている。なお、操作パネル２８全体を静電式タッチセンサで構成して機械的なスイッチを設けない構成や、例えば電源スイッチのみ機械的なスイッチを設ける構成であってもよい。
【００１３】
操作パネル２８の裏側には、洗濯機１０の動作全般を制御する制御ユニット２９が設けられている。この制御ユニット２９は、図２に示すように、トップカバー２６において洗濯物出入口３５と外箱１１の前面側との間に設けられ、操作パネル２８により覆われる収納部３３に終了される。より具体的には、制御ユニット２９は、その上面側に操作パネル２８を制御するための制御回路が配置され、その下面側にインバータ回路５０（図３参照）が配置され、ホルダ３４に取り付けられた状態で、ホルダ３４ごと収納部３３に収納される。このため、制御ユニット２９は、操作パネル２８の直ぐ近傍に配置されることになり、ケーブルやコネクタ等により両者を接続する際の接続距離が短くなっている。
【００１４】
トップカバー２６内の後部には、図１に示すように、水源からの水を水槽１２内に供給する給水機構部３０が設けられている。この給水機構部３０は、図２に示す給水弁３１や水槽１２に連通する図示しない給水経路等を備えており、制御ユニット２９が給水弁３１の開閉を制御することにより、水槽１２内への給水が制御されるようになっている。
【００１５】
次に、洗濯機１０の制御系に係る電気的構成について説明する。
図３に示すように、制御ユニット２９は、ＰＷＭ制御方式インバータであるインバータ回路５０を備えている。インバータ回路５０は、６個のＩＧＢＴ５１（スイッチング素子）を三相ブリッジ接続して構成されており、各ＩＧＢＴ５１のコレクタ−エミッタ間には、フライホイールダイオード５２が接続されている。インバータ回路５０の各相出力端子は、モータ２４の各モータ巻線２４ａに接続されている。なお、本実施形態では、モータ２４として三相のＤＣブラシレスモータを採用している。
【００１６】
下アーム側のＩＧＢＴ５１のエミッタには、それぞれシャント抵抗５３（電流検出抵抗）がグランド電位（ＧＮＤ）との間に直列に接続されている。また、下アーム側のＩＧＢＴ５１のエミッタとシャント抵抗５３との共通接続点は、過電流検出回路５４および抵抗分圧回路で構成されたレベルシフト回路６４にそれぞれ接続されている。このシャント抵抗５３は、インバータ回路５０のＩＧＢＴ５１の下アーム側のＩＧＢＴ５１がＯＮしているタイミングでモータ巻線２４ａと同じ電流（モータ相電流）が流れることから、モータ相電流に応じた端子電圧を出力する。
【００１７】
過電流検出回路５４は、インバータ回路５０の上下アームが短絡した場合等に生じる過電流を検出するものであり、三相分を検出するために３つのコンパレータを有しており、三相のうちいずれか１つ以上が予め設定されている閾値を超えるとコンパレータ出力が変化する。そして、コンパレータ出力の変化を受け付けた制御部５５により、ＰＷＭ信号の出力が直ちにＯＦＦされる。これにより回路素子の破壊等が防止されている。
【００１８】
シャント抵抗５３には、インバータ回路５０が動作するとき、グランド電位に対して正負の端子電圧が発生する。そのため、レベルシフト回路６４は、シャント抵抗５３の端子電圧（ＩＧＢＴ５１のエミッタとシャント抵抗５３との共通接続点の電圧）を、アナログデジタル変換器（以下、Ａ／ＤＣと称する）の入力範囲に合わせてレベルシフトする。レベルシフト回路６４の電源電圧は、電源回路６３によって生成されており、本実施形態では１．８Ｖとなっている。
【００１９】
この電源回路６３は、３端子レギュレータで構成されており、シャント抵抗５３のグランド電位を基準として生成されている。換言すると、電源回路６３で生成される１．８Ｖ電源は、シャント抵抗５３のグランド電位に対する変動が少なくなる状態で生成されている。具体的には、電源回路６３は、シャント抵抗５３の近傍に配置されて、シャント抵抗５３のグランド電位との間が幅太の配線パターンで接続されているとともに、一点ＧＮＤ（いわゆる一点アース）となっている。これにより、電源回路６３とシャント抵抗５３のグランド電位の電位差が僅かとなり、生成される１．８Ｖ電源は、シャント抵抗５３側のグランド電位に対する変動が少なくなっている。
【００２０】
レベルシフト回路６４は、電源電圧に接続されている３つの抵抗６５ａ〜６７ａ、および、これらの抵抗６５ａ〜６７ａとシャント抵抗５３との間に直列に接続されている３つの抵抗６５ｂ〜６７ｂによって、シャント抵抗５３の端子電圧をそれぞれの抵抗分圧してＡ／ＤＣに入力する。
【００２１】
モータ２４には、ロータの位置を検出するために例えばホールＩＣなどで構成された回転位置センサ５６が設けられており、回転位置センサ５６が出力するセンサ信号が制御部５５に入力される。そして、制御部５５は、モータ２４の各モータ巻線２４ａに流れる電流値（モータ相電流）に基づいて、駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成してインバータ回路５０に与えることで、モータ２４を制御する。
【００２２】
本実施形態では、制御部５５は、Ａ／ＤＣや後述する乗算演算器を内蔵した１６ビットマイクロコンピュータで構成されている。また、制御部５５は、図４に示すように、複数の端子が設けられているとともに、制御回路の電源端子（図４では、ＶＣＣ（５Ｖ）、ＶＳＳ（グランド電位）として示す）が、パッケージの一部分に集約されて配置されている。
【００２３】
インバータ回路５０の入力側には、図３に示すように、駆動用電源回路５７が接続されている。駆動用電源回路５７は、１００Ｖの交流電源６１に対して一端側にリアクトル５８（誘導性リアクタ）を介して接続され、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路５９で構成されており、１００Ｖの交流電源６１を倍電圧全波整流して約２８０Ｖの直流電圧をインバータ回路５０に供給する。この交流電源６１には、電源（洗濯機１０の電源）をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ回路６０が接続されており、図示しない電源スイッチが操作されると、電源の供給を開始する。
【００２４】
全波整流回路５９の出力側には、制御ユニット２９で使用する電源電圧（ここでは、５、１５Ｖの２種類）を生成する電源回路６２が設けられている。電源回路６２で生成された５Ｖの電源電圧は、制御部５５の電源電圧になる。また、５Ｖの電源電圧は、電源回路６３にも接続されている。
【００２５】
この電源回路６３は、制御部５５の電源電圧（５Ｖ）よりも低く、レベルシフト回路６４において端子電圧をレベルシフトする際の上限となる電源電圧（１．８Ｖ）を生成している。この１．８Ｖの電源電圧は、５Ｖの電源電圧を降圧して生成されるものであり、ノイズが低減された状態で生成される。以下、制御部５５の電源電圧を便宜的に５Ｖ電源と称し、レベルシフト回路６４の電源電圧を便宜的に１．８Ｖ電源と称して説明する。
【００２６】
本実施形態では、制御部５５に内蔵されているＡ／ＤＣを用いている。そのため、制御部５５には、Ａ／ＤＣが変換する際のアナログ電圧の入力範囲を規定するための電圧が入力される入力端子を備えている。図３には、入力範囲の上限電圧（基準電圧に相当する）が入力される入力端子をＲｅｆＨ端子６７として示し、入力範囲の下限電圧（下限基準電圧に相当する）が入力される入力端子をＲｅｆＬ端子６８として示している。
【００２７】
このうち、ＲｅｆＨ端子６７は、１．８Ｖ電源に接続されている。つまり、Ａ／ＤＣの基準電圧は、レベルシフト回路６４の電源電圧と同じ１．８Ｖに設定されている。つまり、本実施形態では、Ａ／ＤＣの基準電圧は、制御部５５の電源電圧（５Ｖ）よりも低い電圧が設定されているとともに、レベルシフト回路６４の電源電圧（１．８Ｖ）と同一の電圧が設定されている。一方、ＲｅｆＬ端子６８は、グランド電位に接続されている。このＲｅｆＬ端子６８は、制御部５５のグランド電位の入力端子（図３ではＶＳＳと示す）とは個別の配線パターンでグランド電位に接続されている。
【００２８】
制御部５５は、複数のアナログ電圧の入力が可能であり、上記した三相のインバータ回路に対応してＵ相のモータ相電流を検出する入力端子（図３ではＵ相電流Ａ／Ｄと示す）、Ｖ相のモータ相電流を検出する入力端子（図３ではＶ相電流Ａ／Ｄと示す）、Ｗ相のモータ相電流を検出する入力端子（図３ではＷ相電流Ａ／Ｄと示す）を備えている。
【００２９】
また、水槽１２内の温度を検出するサーミスタ７０からのアナログ電圧が入力される入力端子（図３では水槽温度Ａ／Ｄと示す）が設けられている。このサーミスタ７０は、抵抗７１を介して１．８Ｖ電源に接続されている。つまり、水槽温度Ａ／Ｄの入力端子には、サーミスタ７０と抵抗７１とで抵抗分圧されたアナログ電圧が入力される。
【００３０】
なお、制御部５５には、クラッチの切り替え状態を検出するクラッチセンサ回路７２、水槽１２内の水位に応じて発振周波数が変化する水位センサ発振回路、排水弁２０を開閉駆動する排水弁回路７４、給水弁３１を開閉駆動する給水弁回路７５等も接続されている。
【００３１】
このような構成において、制御部５５は、モータ２４を駆動するためのＰＷＭ指令（ＰＷＭ信号）を生成する。このとき、モータ２４を駆動するために駆動用電源回路５７で生成された２８０Ｖの電源電圧にはリプル変動があり、滑らかなモータ駆動の障害となる。そのため、２８０Ｖの電源電圧を分圧抵抗７６、７７およびクランプ回路７８を介して制御部５５のＡ／ＤＣに入力し、制御部５５において電源電圧の変動に応じてＰＷＭ指令を補正することにより、リプル変動の影響を排除している。
【００３２】
また、制御部５５は、三相分入力される端子電圧のうちＰＷＭ信号の搬送波周期ごとに下アーム側のＩＧＢＴ５１がＯＮするタイミングの中間付近で、最低二相分（下アームのＯＮ時間が長い相を選択）の端子電圧をＡ／ＤＣで変換してモータ相電流を取得する。そして、制御部５５は、内蔵する乗算演算器を用いて、ロータの回転位置により回転位置センサ５６の出力が変化するため、三相の各位置センサの出力に基づいてロータの位置を取得し、ＰＷＭ信号を調整してモータ２４のｄ軸電流とｑ軸電流とが適切となるように演算を行い、ベクトル制御によりモータ２４を制御する。
【００３３】
以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
Ａ／ＤＣの基準電圧は、制御部５５の電源電圧よりも低く設定されている。このため、制御部５５の電源電圧よりも相対的に小さい電圧値となるシャント抵抗５３の端子電圧を、制御部５５の電源電圧まで増幅させる必要がない。すなわち、レベルシフト回路６４に、増幅回路を設ける必要がない。これにより、その増幅回路のバラつきによって誤差が発生する（精度が悪化する）ことがなく、モータ電流を精度良く検出することが出来る。
【００３４】
また、増幅回路が無いことから、モータ相電流を示すシャント抵抗５３の端子電圧には、増幅回路を用いた場合に発生するようなノイズが重畳することはない。
また、増幅回路が不要なことから、回路規模を縮小でき、制御ユニット２９の基板面積を小さくすることができる。
また、増幅回路を用いなくても端子電圧をＡ／ＤＣの入力範囲に合わせることができるため、シャント抵抗５３の抵抗値を大きくする必要がない。そのため、シャント抵抗５３における発熱を低減することができる。
【００３５】
この場合、基準電圧は制御部５５の電源電圧（つまり、制御部５５が動作可能な動作電圧の上限値）より低くなっているため、制御部５５の電源電圧より低くなっているため、基準電圧を制御部５５の電源電圧に一致させた場合よりも、Ａ／ＤＣの分解能１ｂｉｔに対する電位差は小さくなる。これにより、Ａ／Ｄ変換時の量子化誤差が少なくなるとともに、モータ電流をより細かく検出することができる。
【００３６】
また、Ａ／ＤＣの基準電圧を制御部５５の電源電圧とは独立して設けていることから、電源電圧が不足してクロックスピードが制限されたり動作が不安定になったりするおそれがないとともに、ベクトル制御の演算等を高速に行うことができる。
【００３７】
また、Ａ／ＤＣの基準電圧は、レベルシフト回路６４の電源電圧と同一に設定されているとともに、同じ電源回路６３によって基準電圧とレベルシフト回路６４の電源電圧を生成している。そのため、レベルシフト回路６４とＡ／ＤＣの基準電圧には相互の電源電圧の違いによる影響が発生しない。したがって、電源に依存する誤差を最小とすることができる。
【００３８】
また、基準電圧とレベルシフト回路６４の電源電圧を同一としたので、１つの電源回路６３で両者を生成することができ、回路規模が大きくなることを抑制できる。
また、Ａ／ＤＣの基準電圧は、シャント抵抗５３が出力する端子電圧に合わせて設定されている。換言すると、Ａ／ＤＣの基準電圧は、シャント抵抗５３の端子電圧を分圧することで得られるアナログ電圧に応じて適宜変更することができる。このように出力される端子電圧を基準としてＡ／ＤＣの基準電圧を適宜選択できることで、大きな抵抗値のシャント抵抗５３を用いなくてもＡ／ＤＣに適切な入力範囲のアナログ電圧とすることができる。
【００３９】
制御部５５は、複数のアナログ電圧が入力可能であり、Ａ／ＤＣの基準電圧よりも高いアナログ電圧を出力する回路、例えば２８０Ｖの電源電圧を分圧する分圧抵抗７６，７７等に対しては、抵抗分圧により基準電圧以下となるようにしている。これにより、抵抗分圧という簡単な回路で比較的低い電圧に調整されているＡ／ＤＣの基準電圧に対応して、アナログ電圧の大きさを調整することができる。
【００４０】
この場合、洗濯機１０でよく利用されるサーミスタ７０で構成された温度検出回路については、サーミスタ７０と基準電圧に接続された抵抗７１とで抵抗分圧されたアナログ電圧をＡ／ＤＣに入力するようにすれば、簡単な回路で比較的低い電圧に調整されているＡ／ＤＣの基準電圧に対応してアナログ電圧の大きさを調整することができる。
【００４１】
シャント抵抗５３（電流検出抵抗）は、インバータ回路５０を構成するそれぞれの下アーム側のＩＧＢＴ５１（スイッチング素子）に１対１で対応してそれぞれ設けられている。本実施形態の場合、三相の各ＩＧＢＴ５１にそれぞれ１つずつ、合計３つのシャント抵抗５３が設けられている。これにより、モータ相電流の検出精度を、その検出タイミングによらず向上させることができる。
【００４２】
制御ユニット２９は、外箱１１上部に設けられているトップカバー２６に形成され、操作パネル２８で覆われる収納部３３に、その上面側に操作パネル２８を制御する制御回路が配置され、その下面側にインバータ回路５０が配置された状態で、収納部３３に収納される。これにより、操作パネル２８と制御ユニット２９との間の距離が近くなり、両者を配線する配線長を短くすることができる。したがって、ノイズ等が混入するおそれを低減することができる。
【００４３】
ところで、従来、モータ２４をインバータ駆動するタテ型洗濯機において、操作表示部と電源部との配線を短くしたものは、本実施形態の洗濯機１０と同様にその上部手前側に操作部が配置されており、操作部回路基板の下側に電源部回路基板を配置することにより配線を短くし配線のノイズ誤作動防止や、組立性の向上、コストの削減を図ったものがある。しかしながら昨今主流の３２ビットマイクロコンピュータ（制御部５５に相当する）を使用してベクトル制御を行う場合、マイクロコンピュータの電源電流が大きくまた電源ピンの本数が多数なことと三相の電流制御を行うために電流検出抵抗と増幅器を必要とすること等により基板面積が大きくなり、操作部下側の限られた面積には配置出来ない問題点があった。
【００４４】
これに対して、本実施形態の洗濯機１０では、制御部５５は、乗算演算器を内蔵している。これにより、モータ相電流を高速で制御するベクトル制御が可能となり、従来のオープン制御と比較して、モータ回転数のオーバーシュートや回転不足を効果的に抑制でき、騒音や振動を低減することができるとともに、洗濯物を洗濯する際の洗浄力も安定させることができる。
【００４５】
また、乗算演算器を内蔵していることからベクトル制御の部品点数を最小化でき、制御ユニット２９の基板面積を縮小することができる。この場合、基板を縮小することができれば制御ユニット２９自体を小さくでき、操作パネル２８の下部の比較的狭いスペースの収納部３３に制御ユニット２９を収納できるようになる。
【００４６】
そして、収納部３３を小さくすることができることから、トップカバー２６の前面側に必要とするスペースを小さくでき、もって、洗濯物出入口３５を相対的に大きくすることができる。したがって、洗濯物の出し入れを容易に行うことができるようになる。
この場合、１６ビットマイクロコンピュータを用いていることから、３２ビットマイクロコンピュータに比べて消費電力を少なくすることができ、電源回路を小型化することができる。
【００４７】
また、乗算演算器を内蔵していることから、制御部５５の処理能力に余裕ができ、操作パネル２８の制御を１つの制御部５５（つまり、１つのマイクロコンピュータ）で行うことができ、基板の小型化を図ることができる。
また、制御部５５として、電源端子（ＶＣＣ、ＶＳＳ）がパッケージの1ヶ所に集約されたマイクロコンピュータを用いているので、配線パターンを簡素化することができる等、基板面積の冗長度を下げることができる。そのため、制御ユニット２９を小型化することができる。また、片面基板や両面基板のように比較的製造コストが安い基板を用いることができ、コストを削減することもできる。
【００４８】
このとき、Ａ／ＤＣのアナログ電圧範囲の下限を規定する下限基準電圧（本実施形態では、グランド電位）は、制御部５５の電源電圧（この場合グランド電位）とは別の配線パターンにより接続されている。これにより、ベクトル制御する際に制御部５５側のＶＳＳ端子からＲｅｆＬ端子６８側にノイズが直接的に回り込むことが抑制され、電流ノイズがＡ／ＤＣでの変換に与える影響を最小化することができ、振動や騒音を低減することができ、夜間でも気兼ねなく洗濯することができる。
【００４９】
Ａ／ＤＣの基準電圧は、シャント抵抗５３のグランド電位を基準とする３端子レギュレータにより、制御部５５の電源電圧（この場合、５Ｖ電源）から降圧されて生成されている。このようにシャント抵抗５３のグランド電位側で１点ＧＮＤとすることにより、ベクトル制御時の電流ノイズを最小化でき、モータ２４の振動や騒音を低減することができる。
【００５０】
また、少ない電源電圧の種類（本実施形態では、５Ｖと１．８Ｖの２種類）で構成できるので、基板面積の大型化を抑制することができる。
このように、本実施形態によれば、ノイズや発熱の大幅な増大を招くことなく、また、マイクロコンピュータの動作に制約を加えることなくモータ相電流を検出することができる。
【００５１】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図５を参照しながら説明する。第２実施形態では、電流検出回路の構成が第１実施形態と異なっている。なお、洗濯機の構成は第１実施形態と共通するので、図１も参照しながら説明する。
【００５２】
第２実施形態の場合、図５に示すように、シャント抵抗５３は、インバータ回路５０を構成する下アーム側のＩＧＢＴ５１（スイッチング素子）の共通接続点に１つ設けられている。そして、シャント抵抗５３の端子電圧は、レベルシフト回路８０によりレベルシフトされて制御部５５に入力される。このレベルシフト回路８０は、１．８Ｖ電源に接続されている分圧抵抗８０ａと、シャント抵抗５３に接続されている分圧抵抗８０ｂとによる抵抗分圧により、端子電圧をＡ／ＤＣの入力範囲に合わせて調整する。
【００５３】
このように、本実施形態では、三相のモータ相電流を、１つのシャント抵抗５３を用いて検出する構成となっている。この場合、通電している相に対して、より細かい間隔でＡ／ＤＣで取り込むタイミングを切り替え、それぞれのモータ相電流を検出する。
このような構成であっても、ノイズや発熱の大幅な増大を招くことなく、また、マイクロコンピュータの動作に制約を加えることなくモータ相電流を検出することができる等、第１実施形態と同じ効果を得ることができる。
また、本実施形態の場合、シャント抵抗５３、およびレベルシフト回路８０の分圧抵抗８０ａ、８０ｂはそれぞれ１相分で済むため、基板面積をさらに小型化することができるとともに、低コスト化を図ることができる。
【００５４】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した一実施形態にて例示したものに限定されることなく、その範囲を逸脱しない範囲で任意に変形あるいは拡張することができる。
一実施形態で示した数値は一例であり、適宜変更することができる。例えば、実施形態ではＡ／ＤＣの基準電圧として１．８Ｖを例示したが、シャント抵抗５３の大きさ等によっては、例えば２．０Ｖや１．５Ｖのように他の電源電圧を採用してもよい。
【００５５】
各実施形態は、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。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および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】
【００５６】
図面中、１０は洗濯機、１１は外箱、２４はモータ、２４ａはモータ巻線、２６はトップカバー、２８は操作パネル、２９は制御ユニット、３３は収納部、５０はインバータ回路、５１はＩＧＢＴ（スイッチング素子）、５３はシャント抵抗（電流検出抵抗）、５５は制御部、６４、８０はレベルシフト回路、６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂ、８０ａ、８０ｂは分圧抵抗、７０はサーミスタ、７１は抵抗、７６は分圧抵抗を示す。
【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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