(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯機の各行程を切替える電磁クラッチに配設された電磁石の吸引動作の制御回路として、交流電源に対して半導体ブリッジによる変換装置を介して、電磁石のコイル負荷とスイッチング素子を接続し、電磁石のコイル負荷に平滑コンデンサを並列に接続する洗濯機のクラッチ制御回路において、電磁石のコイル負荷に中点を設けて２分し、そのインピーダンスは大小として、２分したコイル負荷のインピーダンス小部分をインピーダンス大部分と平滑コンデンサの並列回路に直列接続したことを特徴とする洗濯機のクラッチ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗濯機のクラッチ制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
かかる一槽式の全自動洗濯機は、周知のごとく例えば図６に示すように外箱１内に水受槽２を配設し、この水受槽２内に脱水槽を兼ねる洗濯槽３を回転自在に吊支し、この洗濯槽３内にパルセータなどの回転翼４を設けている。
【０００３】
そして、回転翼４に接続する洗濯軸をモータ５に接続し、洗濯槽３に接続する脱水軸をクラッチ装置６を介して洗濯軸に接続して、洗いとすすぎ運転時には回転翼４のみを低速で回転し、洗濯槽３内に渦流を発生させて洗い、すすぎを行い、脱水時には回転翼４と洗濯槽３とを同時に高速回転して、洗濯槽３内の洗濯物の水分を遠心力で飛ばす。
【０００４】
図中、７は洗濯内容などの設定、制御を行う、マイクロコンピュータなどを内蔵するコントロールユニット、８は給水弁、９は排水管に設けた排水弁を示す。
【０００５】
また、洗濯時に回転翼４の回転力が洗濯物を介して洗濯槽３に伝わり、洗濯槽３が回転翼４と同方向に回転して洗浄力が低下することを防ぐために、洗濯槽３の回転規制装置（図示せず）を別途配設し、脱水停止時に高速回転している洗濯槽３を短時間で停止させるために、制動装置（図示せず）を設置している。
【０００６】
洗濯物の種類や汚れ程度などの条件に合わせて、洗いや脱水の強さなどをよりきめ細かく制御できるよう、ＤＣブラシレスモータなどの可変速モータを使用し、さらに脱水停止時に高速回転している脱水槽を短時間で停止させるために、この可変速モータを電気制動機として使用することが考えられている。
【０００７】
しかし、従来のバネクラッチを使用するワンウェイ構造の制御機構では、モータ５からの回転力を洗濯槽３に伝達することはできるが、高速回転している洗濯槽３の回転力を逆にモータ５の側に伝えることは、バネクラッチが滑り方向であるため不可能であり、モータ５を電気制動機として使用することができなかった。
【０００８】
そこで、クラッチ装置６として、モータ５と洗濯槽３との双方向に回転力を伝達できるものとして、電磁石と永久磁石とによりクラッチ切替えを行うクラッチ装置が使用され、この場合は、クラッチ装置６内に配設したコイル負荷（電磁コイル）を正逆励磁し、永久磁石との磁力でクラッチ作動盤（プランジャ）を上下に移動してこのクラッチ作動盤（プランジャ）の突起がクラッチ片の孔に係合、離脱することで洗いと脱水を切替える。
【０００９】
このようなクラッチ装置６を使用する場合にコイル負荷（電磁コイル）に正逆励磁するための回路として、図４に示すように、ＡＣ（交流）電源２３に対してダイオードブリッジ等の半導体ブリッジによる変換装置２４を介してコイル負荷１０が接続されるが、このコイル負荷１０に対して通電制御する半導体スイッチング素子２５が直列に接続される。なお、該半導体スイッチング素子２５にはパワーＭＯＳＦＥＴやパワートランジスタ等が好適である。
【００１０】
さらに、コイル負荷１０に平滑コンデンサ２６とダイオード２７が並列に接続される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このようなコイル負荷１０に平滑コンデンサ２６とが並列に接続される回路において、図５に示すように、全波整流および位相制御によりＤＣ電圧を可変させて負荷を駆動する場合、位相制御のスイッチングが電源電圧のピーク付近で制御されることがある。
【００１２】
この時、コイル負荷１０とダイオード２７のループ回路は電源インピーダンスを含め回路全体のインピーダンスが低く、平滑コンデンサ２６へのコンデンサチャージ電流がラッシュ電流となり半導体スイッチング素子２５に大きな負担をかけることがある。また、最悪の場合は半導体スイッチング素子２５を破壊してしまうおそれもある。
【００１３】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消するためになされたもので、位相制御時のラッシュ電流を抑えることでき、その結果、スイッチング素子の破壊を防止でき、また、別部品を準備することなく、効率的に処理できる洗濯機のクラッチ制御回路を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、洗濯機の各行程を切替える電磁クラッチに配設された電磁石の吸引動作の制御回路として、交流電源に対して半導体ブリッジによる変換装置を介して、電磁石のコイル負荷とスイッチング素子を接続し、電磁石のコイル負荷に平滑コンデンサを並列に接続する洗濯機のクラッチ制御回路において、電磁石のコイル負荷に中点を設けて２分し、そのインピーダンスは大小として、２分したコイル負荷のインピーダンス小部分をインピーダンス大部分と平滑コンデンサの並列回路に直列接続ことを要旨とするものである。
【００１５】
また、コイル負荷に中点を設けて２分した場合のそのインピーダンスは１：９とするのが最適である。
【００１６】
請求項１記載の本発明によれば、ループ回路にインピーダンスを持たせることができ、その結果、位相制御時のラッシュ電流を抑えることできる。また、抵抗負荷等では熱エネルギーとなりロスが発生するが、インピーダンス小部分のコイル負荷で消費されるエネルギーはコイルの電磁誘導としてエネルギーに変換されるので、前記熱エネルギーとして無駄なロスがないものとなる。
【００１７】
また、前記作用に加えて、コイル負荷に中点を設けて２分した場合のそのインピーダンスは１：９とすることで、ループ回路にインピーダンスを持たせるのに適宜な配分として、また、別途コイルを設けるなどで別部品としての構成も用意しなくても済む。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の洗濯機のクラッチ制御回路の１実施形態を示す回路図で、前記従来例を示す図４と同一構成要素には同一参照符号を付したものである。
【００１９】
本発明もクラッチ装置６を使用する場合にコイル負荷（電磁コイル）に正逆励磁するための回路であり、先にクラッチ装置６について説明すると、図３に示すように、ピンクラッチ構造を採用するもので、モータとして例えばＤＣブラシレスモータなどの可変速モータのモータ軸である洗濯軸としての主軸（上）１１と、減速機構１２と、主軸（下）１３と、主軸受け１４とで駆動部が形成される。
【００２０】
図中１５はセンサー取付け台で、これに回転センサー１６が取付き、さらにその下部ではコイルカバー１７とコイルケース１９とでのケース内にコイル負荷１０としての電磁コイル１８が収められる。
【００２１】
また、クラッチ本体たるプランジャ２１はこれを永久磁石で構成してもよいが、下側に係合突起２１ａを突設しており、バネ２０に抗して電磁コイル１８に吸引されて引き上げられるとともに、吸引力が解除された場合には落下して前記係合突起２１ａがクラッチ片２２の係合孔２２ａに嵌まり込む。プランジャ２１を永久磁石で構成する場合は電磁コイル１８との対向面である上面を例えばＮ極に、その反対側の下面をＳ極に着磁してある。図中２９はプーリーである。
【００２２】
本発明もクラッチ装置６を使用する場合にコイル負荷（電磁コイル）に正逆励磁するための回路であり、ＡＣ（交流）電源２３に対してダイオードブリッジ等の半導体ブリッジによる変換装置２４を介してコイル負荷１０が接続され、このコイル負荷１０に対して通電制御する半導体スイッチング素子２５が直列に接続される。
【００２３】
さらに、コイル負荷１０に平滑コンデンサ２６とダイオード２７が並列に接続される。
【００２４】
本発明は、電磁石のコイル負荷１０に中点２８を設けて２分し、インピーダンス小部分１０ａとインピーダンス大部分１０ｂとに２分した。このインピーダンス小部分１０ａとインピーダンス大部分１０ｂとは１：９とした。
【００２５】
さらに、前記２分したコイル負荷１０のインピーダンス小部分１０ａはインピーダンス大部分１０ｂと平滑コンデンサ２６の並列回路に直列接続するものとする。
【００２６】
次に動作について説明すると、洗いやすすぎを行うには、操作部を操作して洗い工程や濯ぎ工程の内容を設定してオンすれば、コントロールユニット７から半導体スイッチング素子２５にトリガーパルスが印加され、半導体スイッチング素子２５がオンし、コイル負荷１０には平滑用コンデンサ２６により平滑された電流が流れる。
【００２７】
コイル負荷１０は中点２８でインピーダンス小部分１０ａとインピーダンス大部分１０ｂとに２分され、かつ、インピーダンス小部分１０ａではコイルの電磁誘導としてエネルギーに変換されるので、これにより、図２に示すように、ループ回路にインピーダンスを持たせることができ、その結果、位相制御時のラッシュ電流を抑えることができる。
【００２８】
コイル負荷１０に通電される結果、コイル負荷１０は磁力を発し、プランジャ２１が吸引されて上方に移動し、係合突起２１ａがクラッチ片２２の係合孔２２ａから抜け出て脱水軸と洗濯軸との結合が解除する。
【００２９】
そして、給水弁８が作動して洗濯槽３内に給水され、モータ５に通電されるとモータ軸である洗濯軸のみが回転し、回転翼４が低速回転して洗い運転が行われる。
【００３０】
脱水時は、排水弁９が開き、洗濯槽３内の水が排水管から排出されると、コントロールユニット７からトリガーパルスが印加され、半導体スイッチング素子２５がオンし、コイル負荷１０の通電がなくなり、バネ２０の付勢も手伝ってプランジャ２１は落下して係合突起２１ａがクラッチ片２２の係合孔２２ａに嵌まり込み、脱水軸が洗濯軸に接続する。よって、モータ５の回転が洗濯軸と脱水軸とに同時に伝達され、回転翼４と洗濯槽３とが同時に高速回転して洗濯槽３内の洗濯物の水分が遠心力により脱水される。
【００３１】
脱水停止時には、電気制動によって洗濯槽３を短時間で停止させる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の洗濯機のクラッチ制御回路は、第１に、洗濯機の各行程を切替える電磁クラッチに配設された電磁石の吸引動作の制御回路として、交流電源に対して半導体ブリッジによる変換装置を介して、電磁石のコイル負荷とスイッチング素子を接続し、電磁石のコイル負荷に平滑コンデンサを並列に接続する洗濯機のクラッチ制御回路において、電磁石のコイル負荷に中点を設けて２分し、そのインピーダンスは大小として、２分したコイル負荷のインピーダンス小部分をインピーダンス大部分と平滑コンデンサの並列回路に直列接続した。
【００３３】
これにより、ループ回路にインピーダンスを持たせることができ、その結果、位相制御時のラッシュ電流を抑えることできる。
【００３４】
また、抵抗負荷等では熱エネルギーとなりロスが発生するが、インピーダンス小部分のコイル負荷で消費されるエネルギーはコイルの電磁誘導としてエネルギーに変換されるので、ロスがないものとなる。
【００３５】
また、コイル負荷に中点を設けて２分した場合のそのインピーダンスは１：９とすることで、ループ回路にインピーダンスを持たせるのに適宜な配分として、また、別途コイルを設けるなどで別部品としての構成も用意しなくても済むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の洗濯機のクラッチ制御回路の１実施形態を示す回路図である。
【図２】  本発明の洗濯機のクラッチ制御回路の１実施形態を示す波形図である。
【図３】  本発明の洗濯機のクラッチ制御回路が実施されるクラッチ装置の一例を示す分解斜視図である。
【図４】  洗濯機のクラッチ制御回路の従来例を示す回路図である。
【図５】  洗濯機のクラッチ制御回路の従来例を示す波形図である。
【図６】  一槽式洗濯機の説明図である。
【符号の説明】
１…外箱                  ２…水受槽              ３…洗濯槽
４…回転翼                ５…モータ              ６…クラッチ装置
７…コントロールユニット  ８…給水弁              ９…排水弁
１０…コイル負荷          １０ａ…インピーダンス小部分
１０ｂ…インピーダンス大部分
１１…主軸（上）          １２…減速機構          １３…主軸（上）
１４…主軸受け            １５…センサー取付け台  １６…回転センサー
１７…コイルカバー        １８…電磁コイル        １９…コイルケース
２０…バネ                ２１…プランジャ        ２１ａ…係合突起
２２…クラッチ片          ２２ａ…係合孔
２３…ＡＣ（交流）電源    ２４…変換装置
２５…半導体スイッチング素子
２６…平滑コンデンサ      ２７…ダイオード        ２８…中点
２９…プーリー
【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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