(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を整流する整流回路と、その整流回路より出力される直流電圧をモータを駆動するための印加信号に変換するインバータ駆動回路と、前記整流回路への給電をオン／オフする電流開閉手段と、前記電流開閉手段の開閉動作を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は前記モータを駆動するときに前記電流開閉手段を閉じる洗濯機において、
前記電流開閉手段は機械的接点を有する電磁リレーと、この電磁リレーと並列となるように接続されたスイッチング動作をする半導体素子から成り、前記電磁リレーの開閉動作時にはその時を含む一定の期間、前記制御手段は前記半導体素子をオン状態とすることを特徴とする洗濯機。
【請求項２】
前記電磁リレーと前記半導体素子の接点間に前記半導体素子と直列となるように抵抗が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機。
【請求項３】
前記モータの駆動中に運転の異常があるか否かを監視する手段を設け、前記異常があるときには前記制御手段が前記電流開閉手段を開くことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗濯機。
【請求項４】
前記電流開閉手段が設けられている側と前記交流電圧の極性が異なる側に電源スイッチ又は電源開閉リレーが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の洗濯機。
【請求項５】
前記制御手段は前記異常により前記電流開閉手段を開いた後に一定の時間経過してから前記電流開閉手段を閉じることを特徴とする請求項３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】
本発明はインバータ駆動回路によりモータを駆動してパルセータや洗濯脱水槽等を回転動作させる洗濯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の洗濯機は３相の誘導モータやＤＣ（Direct Current）ブラシレスモータ等を駆動することにより洗濯や脱水を行う。この従来の洗濯機にはインバータ駆動回路や該洗濯機の全体を制御するいくつかの回路が設けられているが、例えば特開平３−１９８８９９号公報や特公第２５４４０００号公報にも記載されているように整流回路が商用電源に直接又は電源スイッチを介して接続される構成であった。この従来の洗濯機について図１２を用いて説明する。図１２は従来の洗濯機の回路の構成図である。
【０００３】
洗濯機には電源スイッチ２が設けられており、電源スイッチ２の開閉により商用電源１から回路全体への給電をオン／オフする。操作回路４５はマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）を有し、洗濯機全体のシーケンス制御等を行う。また、操作回路４５はトライアック４０、４１の各ゲートに点弧用のゲート信号を送ることによりトライアック４０、４１にそれぞれ直列に接続されている給水弁３、排水弁４を制御して水量を調整する。
【０００４】
また、商用電源１は電源スイッチ２を介してダイオードブリッジ６及び平滑コンデンサ７から成る整流回路５０に接続される。まず商用電源１の交流電圧はダイオードブリッジ６で全波整流され、次に平滑コンデンサ７で平滑化される。これにより、直流の電源電圧Ｖｉｎとグランド電圧Ｖｓｓが整流回路５０より出力され、インバータ駆動回路５２に送られる。
【０００５】
インバータ駆動回路５２はインバータ制御回路４６と、６個のトランジスタを有する回路８から成る。インバータ制御回路４６は上記６個のトランジスタをスイッチング制御して３相の印加信号をモータ９に供給する。この印加信号によりモータ９が駆動され、洗濯機は洗濯や脱水を行う。尚、通信線１１は操作回路４５とインバータ制御回路４６の間で通信をするのに使用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の洗濯機では、平滑コンデンサ７は大型の電解コンデンサであるため、コンデンサ７が放電した状態で電源スイッチ２を閉じると、コンデンサ７に１００Ａを超える過大な突入電流が流れ込んでいた。この突入電流は電源スイッチ２を通過するため、電源スイッチ２の接点寿命を短くする原因となっていた。電源スイッチ２の接点寿命を長期化するにはその接点を大電流容量とする必要があるが、部品価格が高くなるという問題もあった。
【０００７】
その他、例えば電源スイッチ２が設けられていないタイプの洗濯機を考えると、電源プラグをコンセントに接続した瞬間に上記突入電流によりアーク放電が発生するために、電源プラグやコンセントに損傷を与えるだけでなく、洗濯機を使用する人に対して不安感を抱かせるものであった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、電源スイッチ２を閉じたときや洗濯機の電源プラグをコンセントに接続したときに過大な突入電流が発生するのを防止した洗濯機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、交流電圧を整流する整流回路と、その整流回路より出力される直流電圧をモータを駆動するための印加信号に変換するインバータ駆動回路と、前記整流回路への給電をオン／オフする電流開閉手段と、前記電流開閉手段の開閉動作を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は前記モータを駆動するときに前記電流開閉手段を閉じる洗濯機において、前記電流開閉手段は機械的接点を有する電磁リレーと、この電磁リレーと並列となるように接続されたスイッチング動作をする半導体素子から成り、前記電磁リレーの開閉動作時にはその時を含む一定の期間、前記制御手段は前記半導体素子をオン状態とする。
【００１０】
このような構成によると、例えば電源プラグをコンセントに接続するときには洗濯機は電磁リレー等の電流開閉手段を開成している。そのため、電源プラグやコンセントにアーク放電が発生せず、電源プラグやコンセントへの損傷を防止することができる。その後、運転を開始するときには洗濯機は制御手段により電磁リレーを閉じてモータを駆動するようにしている。
【００１６】
また、例えば運転開始時のように電流開閉手段を閉じる場合、洗濯機は制御手段でまずトライアック等の半導体素子をオンする。それから、電磁リレーを閉じてそのトライアックをオフする。トライアックをオンした直後には突入電流がトライアックに流れることがあるが、電磁リレーには流れない。それから、電磁リレーを閉じてトライアックをオフするので電磁リレーに流れる電流は小さくなる。また、トライアックの導通期間を短くしていればほとんど発熱することもない。
【００１７】
逆に、運転停止時のように電流開閉手段を開く場合、まずトライアックを点弧する。そして、電磁リレーを開いてトライアックをオフする。これにより、電磁リレーの開成後にアーク放電が発生しなくなる。
【００１８】
また、本発明は、前記電磁リレーと半導体素子の接点間に前記半導体素子と直列となるように抵抗が挿入されている構成としてもよい。
【００１９】
このような構成によると、電流開閉手段を閉じるときには洗濯機はまずトライアック等をオンする。このとき、突入電流がトライアックを流れる場合があるが、トライアックに直列となるように接続されている抵抗により電流は小さくなる。
【００２０】
また、本発明は、前記インバータ駆動回路に運転に異常があるか否かを監視する手段を設け、前記異常があるときには前記制御手段は前記電流開閉手段を開く構成としてもよい。
【００２１】
このような構成によると、洗濯機は整流回路より出力される直流電圧やインバータ回路に用いられているトランジスタの温度等を監視している。これらに異常が発生したときに洗濯機は電磁開閉手段を開いて運転を停止するようにしている。
【００２２】
また、本発明は、前記交流電圧の極性が前記電流開閉手段が設けられている側と異なる側に電源スイッチ又は電源開閉リレーが設けられている構成としてもよい。
【００２３】
このような構成では、洗濯機が電源スイッチ等と電流開閉手段を開いているときには、互いに異極となる側で回路的な遮断が図られている。そのため、制御手段等では外部からのサージ電圧等による影響が小さくなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図１〜図５を用いて説明する。図１は本実施形態の回路の構成図であり、図１２と同一の部分については同一の符号を付している。商用電源１の一方の極に電源スイッチ２が挿入されている。電源スイッチ２が閉じているときに洗濯機の回路全体に給電が行われ、一方、電源スイッチ２が開いているときには給電が行われない。
【００２５】
電源スイッチ２が閉じているときに商用電源１より操作回路５にも給電が行われる。商用電源１の両端には給水弁３とトライアック４０が直列に接続される。また、その両端には排水弁４とトライアック４１が直列に接続される。トライアック４０、４１の各ゲートは操作回路５に接続される。洗濯機は操作回路５からのゲート信号により給水弁３及び排水弁４の動作を制御して、洗濯脱水槽等の水量を調整する。
【００２６】
また、洗濯機は商用電源１の交流電圧を整流回路５０で整流し、整流後の直流電圧をインバータ駆動回路５１で３相の印加信号に変換してモータ９に印加する。整流回路５０はダイオードブリッジ６と平滑コンデンサ７から成り、次段のインバータ駆動回路５１の電源電圧Ｖｉｎとグランド電圧Ｖｓｓを出力する。
【００２７】
インバータ駆動回路５１はインバータ制御回路１０とトランジスタ回路８から成り、上記従来の洗濯機（図１２）のインバータ駆動回路５２とほぼ同様の構成となっているが、インバータ制御回路１０では電磁リレー４３の開閉を制御する機能が追加されている。電磁リレー４３はダイオードブリッジ６の商用電源１とダイオードブリッジ６の接続間に挿入されている。また、電磁リレー４３と並列となるように抵抗４２が接続されている。
【００２８】
操作回路５の構成の一例を図２に示す。商用電源１からの交流電圧を絶縁トランス１２で減圧し、その電圧をダイオードブリッジ１３で全波整流する。そして、その整流電圧を平滑コンデンサ１４で平滑し、定電圧回路１５で例えば直流５Ｖの電源電圧Ｖｃｃを作る。電源電圧Ｖｃｃにより操作マイコン１６が動作する。
【００２９】
トライアック４０、４１（図１参照）を駆動する回路を簡素化するために、操作マイコン１６の電源電圧Ｖｃｃ側は商用電源１の一方の極に接続される。ダイオードブリッジ１３で全波整流された電圧の両端に抵抗１７、１８が直列となるように接続され、抵抗１７、１８の接続中点の電圧が操作マイコン１６に入力される。これにより、操作マイコン１６は商用電源１の電圧値や電圧過昇を監視する。
【００３０】
ＰＮＰトランジスタ１９のベースは抵抗６２を介してダイオードブリッジ１３の入力側の一方に接続される。トランジスタ１９のエミッタは電源電圧Ｖｃｃに接続される。トランジスタ１９のコレクタは抵抗６３を介して定電圧回路１５の基準電圧Ｖｓｓに接続される。さらに、トランジスタ１９のコレクタは操作マイコン１６に接続される。これにより、操作マイコン１６では商用電源１の周波数を検出してシーケンス制御用の計時や瞬時停電等の監視を行う。
【００３１】
スイッチ群２０は洗濯機の蓋の開閉や水槽の過振動等を検出するためのスイッチであり、各スイッチの開閉状態は操作マイコン１６で監視される。図２では代表として２個のスイッチを図示する。各スイッチの一端は電源電圧Ｖｃｃに接続され、他端はそれぞれ抵抗６４、６５を介して電圧Ｖｓｓに接続される。各スイッチと抵抗６４、６５の接続中点のそれぞれの電圧が操作マイコン１６に入力される。
【００３２】
スイッチ群２１は洗濯機の操作部に設けられているキースイッチであり、運転の開始や運転モードの設定等が洗濯機の使用者によって操作される。各キースイッチの状態は操作マイコン１６で監視される。図２では代表として２個のキースイッチを図示する。各キースイッチの一端は電源電圧Ｖｃｃに接続され、他端はそれぞれ電圧Ｖｓｓに接続される。各キースイッチと抵抗６６、６７の接続中点が操作マイコン１６と接続される。
【００３３】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）群２２は操作部に設けられている表示素子であり、液晶や蛍光表示管等の表示素子も使用されることがある。図２では代表として２個のＬＥＤを図示する。これらのＬＥＤの各アノードは操作マイコン１６に接続され、各カソードはそれぞれ抵抗６８、６９を介して電圧Ｖｓｓに接続される。
【００３４】
通信回路２３は電源電圧Ｖｃｃ及び電圧Ｖｓｓに接続されることにより動作し、操作マイコン１６の制御により通信線１１を介してインバータ制御回路１０と双方向に通信を行う。尚、通信回路２３からインバータ制御回路１０に一方的に送信するだけの構成とすることも可能である。
【００３５】
ＰＮＰトランジスタ２４のベースは抵抗６０を介して操作マイコン１６に接続される。トランジスタ２４のコレクタは抵抗６１を介して電圧Ｖｓｓに接続される。トランジスタ２４のエミッタはトライアック４０のゲートに接続される。図示していないが、トライアック４１のゲートにも接続するための同様の回路がこれと並列して設けられている。これにより、操作回路５は給水弁３や排水弁４の動作を制御する。
【００３６】
また、ＰＮＰトランジスタ２５のベースが操作マイコン１６に接続される。トランジスタ２５のエミッタは電源電圧Ｖｃｃに接続される。トランジスタ２５のコレクタと基準電圧Ｖｓｓは電磁リレー４３に接続されることにより電磁リレー４３の開閉を制御するが、本実施形態では図１に示すように電磁リレー４３は操作回路５には接続されず、インバータ制御回路１０により接続される構成となっている。
【００３７】
次に、インバータ制御回路１０（図１参照）の構成の一例を図３に示す。インバータ制御回路１０では、まず電源回路２６で電源電圧Ｖｉｎを低電圧にする。そして、電源回路２６の出力を定電圧回路２７を用いて例えば直流５Ｖの電源電圧Ｖｃｃを作る。電源電圧Ｖｃｃはインバータマイコン２８の電源となる。インバータマイコン２８の電圧Ｖｓｓ側はグランド電圧Ｖｓｓに接続される。
【００３８】
通信回路２９は電源電圧Ｖｃｃとグランド電圧Ｖｓｓに接続されることにより動作する。そして、操作回路５からの信号を受信し、場合によってはインバータマイコン２８の制御により操作回路５と双方向に通信を行う。通信回路２９で受信された信号はインバータマイコン２８に送られる。
【００３９】
電圧ＶｉｎとＶｓｓの間には抵抗７４と７５が直列に接続されたものが挿入され、抵抗７４、７５で分圧された電圧がインバータマイコン２８に入力される。これにより、インバータマイコン２８で電圧Ｖｉｎの監視を行う。また、ＰＮＰトランジスタ３０のベースはインバータマイコン２８に接続される。トランジスタ３０のエミッタは電源電圧Ｖｃｃに接続される。トランジスタ３０のコレクタとグランド電圧Ｖｓｓは電磁リレー４３に接続されており、電磁リレー４３の開閉を制御する。
【００４０】
高耐圧ＩＣ（Integrated Circuit）３１はインバータマイコン２８の制御信号によりトランジスタ回路８に設けられている６個のトランジスタを駆動するものである。また、高耐圧ＩＣ３１はダイオード３２やコンデンサ３３とともにブートストラップ回路を構成することにより単一の電源でトランジスタ８ａ、８ｂを駆動している。
【００４１】
即ち、ダイオード３２のアノードは抵抗７０を介して高耐圧ＩＣ３１とともに電源回路２６に接続され、ダイオード３２のカソードは高耐圧ＩＣ３１と電解コンデンサ３３の正極（＋）側に接続される。コンデンサ３３の負極（−）側はＮＰＮトランジスタ８ａと８ｂの接続中点に接続される。
【００４２】
トランジスタ８ａのコレクタは電圧Ｖｉｎに接続され、エミッタがＮＰＮトランジスタ８ｂのコレクタに接続される。トランジスタ８ｂのエミッタはグランド電圧Ｖｓｓに接続される。トランジスタ８ａのベースは抵抗７１を介して高耐圧ＩＣ３１に接続される。トランジスタ８ｂのベースは抵抗７２を介して高耐圧ＩＣ３１に接続される。
【００４３】
トランジスタ８ａと８ｂの接続中点はモータ９に接続され、インバータ制御回路１０の制御により印加信号をモータ９に送る。同様の回路を並列に３段設け、３相の印加信号をモータ９に供給する。尚、トランジスタ８ａ、８ｂ等により回路８（図１参照）が構成されている。回路８よりモータ９に供給される３相の信号は周期が全て等しく、位相が互いに１２０゜ずつ離れた信号である。
【００４４】
尚、本実施形態のように単一電源で回路８を駆動する構成でなく、例えば回路８の上アーム用に３個の電源と下アーム用に１個の電源を設け、合計４個の電源で駆動するような構成としてもよい。グランド電圧Ｖｓｓに挿入されている抵抗７３は例えばホトカプラであり、高耐圧ＩＣ３１がモータ電流を検知する目的で挿入されている。
【００４５】
図４は上記従来の洗濯機（図１２）と本実施形態の洗濯機（図１）の動作を比較する波形図である。図４（ａ）に商用電源１の交流電圧を示す。この交流電圧は正弦波形である。図４（ｂ）に電源スイッチ２の開閉の状態を示す。図４（ｂ）においてＯＦＦは電源スイッチ２が開いており、一方、ＯＮは閉じていることを表す。
【００４６】
図４（ｃ）に上記従来の洗濯機（図１２）において図４（ｂ）の示す開閉動作により商用電源１から整流回路５０に給電される電流を示す。図４（ｄ）に本実施形態の洗濯機（図１）の電磁リレー４３の開閉状態を示す。図４（ｄ）においてＯＦＦは電磁リレー４３が開いており、一方、ＯＮは閉じていることを表す。図４（ｅ）に図４（ｄ）の開閉動作により整流回路５０に給電される電流を示す。
【００４７】
もし平滑コンデンサ７が放電されている状態であれば、上記従来の洗濯機（図１２）では時間ｔ１の電源スイッチ２が閉じた直後に図４（ｃ）に示すようにコンデンサ７に大きな突入電流が流れる。この電流は１００Ａを超える過大な電流であるために電源スイッチ２の接点が劣化する。この突入電流が流れた後は極端に電流が小さくなる。
【００４８】
一方、本実施形態の洗濯機（図１）では時刻ｔ１で電源スイッチ２が閉じても、電磁リレー４３が開いているので電流が抵抗４２を流れ、図４（ｅ）に示すように過大な電流とならない。その後、時間ｔ２でインバータ制御回路１０により電磁リレー４３が閉じられても、時間ｔ１から時間ｔ２の間にコンデンサ７が充電されるているので、時間ｔ２の直後にも過大な電流が流れることがない。このように過大な突入電流が流れないので、電源スイッチ２や電磁リレー４３の接点劣化を抑えることができる。
【００４９】
また、図４（ｂ）に示す波形を電源スイッチ２が閉じた状態における洗濯機の電源プラグとコンセントとの接続状態であると考えると、上記従来の洗濯機（図１２）では時間ｔ１で電源プラグをコンセントに接続した直後に図４（ｃ）に示すように過大な突入電流が発生する。
【００５０】
そのため、電源プラグとコンセントの間にアーク放電が発生することがある。このアーク放電により電源プラグやコンセントが損傷を受ける。さらに、これにより洗濯機を使用している人に不安感を抱かせることにもなる。一方、本実施形態の洗濯機（図１）では過大な電流が流れることがないので電源プラグとコンセントには上記アーク放電が発生しない。そのため、電源プラグやコンセントは損傷を受けることなく、使用者に不安感を抱かせることもない。
【００５１】
次に、インバータ制御回路１０（図３参照）での処理について説明する。図示していないが、インバータ制御回路１０では安全性を考慮して回路８に設けられているトランジスタに温度過昇や過電流等が発生していないかをインバータマイコン２８で監視している。尚、温度は例えばサーミスタを用いて監視することができる。電流は抵抗７３を用いて監視することができる。インバータマイコン２８で電源電圧Ｖｉｎの異常や上記トランジスタでの異常が検出されれば、インバータマイコン２８はモータ９に大きな電流が流れないように電磁リレー４３を開く。この処理のフローチャートを図５に示す。
【００５２】
まず、ステップＳ１で電源スイッチ２が閉成されると、ステップＳ２に示すように抵抗４２に小電流が流れて平滑コンデンサ７が充電される。これにより、電圧Ｖｉｎが上昇して、ステップＳ３でインバータマイコン２８の動作が開始する。そして、インバータ制御回路１０は操作回路５から運転を開始する信号を受信するまでステップＳ４で待機状態となる。
【００５３】
使用者が洗濯機の運転を開始するようにスイッチ群２１（図２参照）のキースイッチを操作すると、操作マイコン５で認識され、操作回路５より通信線１１を介してインバータ制御回路１０に信号が送られる。これにより、インバータ制御回路１０はステップＳ５の処理となり電流開閉手段（電磁リレー）４３を閉じる。そして、ステップＳ６でインバータ制御回路１０はトランジスタ回路８の制御を開始してモータ９の回転動作を開始する。
【００５４】
運転中、ステップＳ７でインバータ制御回路１０は上述の異常が発生していないか監視を続ける。もし異常が発生すれば、ステップＳ８に示すように電流開閉手段（電磁リレー）４３を開成して処理を終える。これにより、もし運転中に異常が発生すれば、インバータマイコン２８ですぐに電磁リレー４３を開いてモータ９に大きな電流が流れないようにする。このようにして高い安全性を確保している。
【００５５】
また、電磁リレー４３の制御を操作回路５で行うようにしていれば、異常が発生したときにインバータ制御回路１０から操作回路５に通信が行われた後に電磁リレー４３が開かれることとなって処理が遅くなる原因となるが、本実施形態では異常を検出するとすぐにインバータ制御回路１０で電磁リレー４３を開くことができる。
【００５６】
以上説明したように本実施形態によれば、抵抗４２や電磁リレー４３により電源スイッチ２やプラグをコンセントに接続した直後でも過大な突入電流が流れず、電源スイッチ２や電源プラグやコンセントに損傷を与えることがない。そのため、これらの部品の長期使用が可能となる。さらに、電流定格の小さい部品を使用することができるので低コストにもなる。
【００５７】
また、操作回路５やインバータ制御回路１０は電磁リレー４３の制御手段であって、図２に示すように電磁リレー４３を操作回路５で制御することもできる。しかし、この場合には操作回路５の誤動作により電磁リレー４３が閉成して過大な突入電流が発生する可能性がある。一方、本実施形態では平滑コンデンサ７の充電によりインバータ制御回路１０が動作を開始してから電磁リレー４３の開閉を制御する構成となっているので誤動作によって過大な突入電流が発生する危険性はない。
【００５８】
電源スイッチ２と電磁リレー４３は商用電源１の同極側に配置してもよいが、図１に示すようにそれぞれを極性の異なる側に配置することにより、電源スイッチ２及び電磁リレー４３の両者が開成されているときには整流回路５０、インバータ駆動回路５１及びモータ９を回路的に遮断するように作用するので、商用電源１からのサージ電圧や過電圧によっても影響を受けることが少なくなる。また、電源スイッチ２は電源開閉リレーとして開閉を制御するものでもよい。
【００５９】
整流回路５０はダイオードブリッジ６による全波整流方式となっているが、倍電圧整流方式等としてもよい。給水弁３及び排水弁４は操作回路５で制御されているが、インバータ制御回路１０で制御されるようにしてもよい。電源スイッチ２を介さずに商用電源１から直接操作回路５に給電される構成としてもよい。また、電源スイッチ２を省略した洗濯機であっても電磁リレー４３及び抵抗４２により電源プラグをコンセントに接続するときに過大な突入電流は発生しなくなる。
【００６０】
トランジスタ回路８で用いられているトランジスタは通常のバイポーラトランジスタだけでなく、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子も使用することができる。モータ９には３相の誘導モータやＤＣブラシレスモータ等が使用される。
【００６１】
抵抗４２は通常の固定抵抗素子を使うことができるのは言うまでもないが、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient thermistor）のように温度に対して正特性を持つ抵抗を使用すれば、モータ駆動時に誤って電磁リレー４３が閉じない状態となっても上記ＰＴＣに大電流が流れると自己発熱により抵抗値が増大して電流を制限するため上記ＰＴＣが過度に発熱することがなく、さらに安全性が確保される。
【００６２】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について図６を用いて説明する。尚、本実施形態の洗濯機は上記第１の実施形態で図５に示す処理の一部が変更されているだけで、その他の部分については同一であるので重複する部分については説明を省略する。
【００６３】
上記第１の実施形態では図５のフローチャートに示すように洗濯機の運転中に異常を検出したときインバータ制御回路１０（図１参照）は電磁リレー４３を開いて運転を停止していたが、商用電源１の短期間の過昇や瞬時停電又はノイズによる誤検出等では洗濯機の故障ではないので再運転が可能である。そこで、本実施形態ではこのことを考慮して運転の再試行を行い、洗濯機の運転が停止する頻度を低くしている。これにより、使用者の便益を図る。
【００６４】
この処理のフローチャートを図６に示す。まず、ステップＳ１０でのモータ運転処理は図５におけるステップＳ１〜Ｓ６の処理をまとめて表示したものである。次に、運転中のステップＳ１１の処理でインバータ制御回路１０は電源電圧Ｖｉｎやトランジスタ回路８で異常がないか監視を続ける。
【００６５】
もし異常が発生したときには処理がステップＳ１２に進み、インバータ制御回路１０は電流開閉手段（電磁リレー）４３を開成する。そして、ステップＳ１３の処理となり、ある一定の設定時間が経過するまで待機する。その設定時間が経過してから処理がステップＳ１４に進んで、インバータ制御回路１０は電流開閉手段４３を閉成し、ステップＳ１５でモータ運転を再開する。
【００６６】
そして、ステップＳ１６でインバータ制御回路１０は再び上記異常が発生していないか判断する。もし発生していなければ処理がステップＳ１１に戻り、運転を継続する。一方、異常が発生していれば処理がステップＳ１７に進み、インバータ制御回路１０は電流開閉手段４３を開成する。そして、ステップＳ１８でインバータ制御回路１０は再試行の回数がある限定回数をオーバーしたか判断する。
【００６７】
もし再試行の回数がその限定回数をオーバーしていなければ処理がステップＳ１３に戻って再試行を行う。一方、オーバーしていればステップＳ１９に処理が進み、インバータ制御回路１０は通信線１１を介して操作回路５に異常を通知し、操作回路５ではＬＥＤ群２２を用いて異常を表示したりブザー等を用いて音によって報知したりする。そして、インバータ制御回路１０では電流開閉手段（電磁リレー）４３を開成して安全を確保する。
【００６８】
このように、運転の再試行を上記限定回数繰り返しても異常が解消されなければ電流開閉手段４３を開成して安全を確保する。また、ステップＳ１９の処理で電流開閉手段４３をオフするときに電源スイッチ２を開くようにしてもよい。
【００６９】
＜第３に実施形態＞
本発明の第３の実施形態について図７及び図８を用いて説明する。図７は本実施形態の洗濯機の回路の構成図である。尚、図７において図１と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態の洗濯機では、突入電流を防止するために電磁リレー４３（図１参照）の替わりにトライアック３５が挿入されている。トライアック３５は操作回路５ａでオン／オフ制御される。また、抵抗４２（図１参照）のようにトライアック３５に並列に接続される抵抗は設けられていない。操作回路５ａでは図２に示す操作回路５にさらにトライアック３５の点弧用ゲート信号を出力するためのトランジスタ等の回路が設けられている。
【００７０】
トライアック３５をオフ状態にしておくことにより電源スイッチ２が閉じた直後でも突入電流は発生しない。また、操作回路５ａは上述のように商用電源１の周波数等を監視しており、商用電源１のゼロクロス点を検出することもできる。運転を開始するときには操作回路５はこのゼロクロス点に同期してトライアック３５を制御する。以下、このことについて詳しく説明する。
【００７１】
図８（ａ）に商用電源１の正弦波形の交流電圧を示す。図８（ｂ）にトライアック３５の点弧のタイミングの一例を示す。図８（ｃ）にそのとき整流回路５０に流れ込む電流を示す。図８（ｄ）に時間ｔ１のゼロクロス点で点弧したときの例を示し、図８（ｅ）にそのとき整流回路５０に流れ込む電流を示す。尚、図８（ｂ）及び（ｄ）において、ＯＦＦはトライアック３５がオフであり、一方、ＯＮはオンであることを表す。図８（ｆ）に操作回路５ａより出力される点弧用ゲート信号の例を示す。図８（ｇ）にそのとき整流回路５０に流れ込む電流を示す。
【００７２】
時間ｔ２では商用電源１の電圧は波高値付近である。図８（ｂ）に示すようにトライアック３５を時間ｔ２で点弧すれば、商用電源１の電圧が高いために平滑コンデンサ７が放電された状態では図８（ｃ）に示すように急峻に立ち上がる大きな突入電流が発生する。その後、急激に電流が減衰して電流は極端に小さくなる。
【００７３】
本実施形態では図８（ｄ）に示すようにゼロクロス点を操作回路５ａで検出してゼロクロス点となる時間ｔ１でトライアック３５を点弧する。この時に点弧すれば平滑コンデンサ７に印加される電圧が小さくなり、図８（ｅ）に示すように突入電流を小さく抑えることができる。これにより、電流定格の小さなトライアックを使用することが可能となるので、コストを下げることができる。
【００７４】
また、操作回路５では電源周波数の監視を行っているので、運転を開始するときに図８（ｆ）に示すような位相制御を行うことも可能である。時間ｔ３、ｔ４・・・のように商用電源１の半波ごとに徐々に点弧の位相角が小さくなるように位相制御を行っている。
【００７５】
この制御は商用電源１の電圧が低いときに点弧すれば整流回路５０に流れる電流が小さくなる特性を積極的に利用したもので、図８（ｇ）に示すように整流回路５０に流れ込む電流を大幅に低減することができる。これにより、電源スイッチ２やトライアック３５の電流定格を小さくすることができる。また、徐々に位相角を小さくしながらコンデンサ７が十分に充電された時点のゼロクロス点に同期してトライアック３５をオン状態とするような制御も可能である。
【００７６】
電流開閉手段としてトライアック３５を使用すれば次のような点で有利である。電磁リレー４３（図１参照）のように機械的接点を有する電流開閉手段では、周知のように開閉により接点が劣化するため接点の開閉回数で部品の寿命が規定されるが、トライアック３５は半導体素子であるのでオン／オフの回数によって寿命が限定されることがない。
【００７７】
また、トライアック３５の開閉動作により突入電流が流れることもあるが、トライアック３５では一般的に瞬間的な過大電流に対する許容度が大きく、また、図８（ｅ）にも示すように電源周波数の半波のみ大きな電流が流れるのでトライアック３５での平均熱損失は小さい。そのため、トライアック３５の電流定格は上記突入電流の１／５程度を確保しておけば寿命的に十分である。
【００７８】
また、トライアック３５の点弧用のゲート電流は３０〜５０ｍＡ程度であるため、大型の電磁リレー４３の駆動用のマグネットコイル電力に比較して小規模の駆動電源で回路が構成できる。このように多くの利点があるため、回路の小型化やコストダウンを達成することができる。
【００７９】
一方、電磁リレーに突入電流が流れる可能性がある場合には、大電流定格の電磁リレーを選択する必要があるため電磁リレーの形状が大きくなる。そのため、部品価格も高くなるばかりでなく、強力な接点開閉力が必要となるため電磁リレー駆動用のマグネットコイルの消費電力が大きくなる。これにより、電磁リレー駆動用に大きな容量の電源が必要となるので回路の負担も大きくなる。
【００８０】
以上説明したように本実施形態によればトライアック３５を用いることにより電源スイッチ２を閉じた直後に突入電流が発生するのを防止し、また、電源プラグをコンセントに接続したときにもアーク放電が発生しないようにすることができる。また、トライアック３５は瞬間的な過電流に対しての許容度が大きく、図１における電磁リレー４３の保護をしている抵抗４２のようにトライアック３５と並列に接続される抵抗を設けなくてもよい。
【００８１】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について図９及び図１０を用いて説明する。図９は本実施形態の洗濯機の回路の構成図である。本実施形態では抵抗４２（図１参照）の替わりに、電磁リレー４３と並列となるようにトライアック３６が接続されている。電磁リレー４３及びトライアック３６は操作回路５ｂによって制御される。操作回路５ｂでは図２に示す操作回路５に、さらにトライアック３６の点弧用ゲート信号を出力するためのトランジスタ等の回路が設けられている。その他の部分については上記第１の実施形態と同様であるので、図９において図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００８２】
図１０は本実施形態の洗濯機の動作を示す波形図である。図１０（ａ）に商用電源１の正弦波形の交流電圧を示す。図１０（ｂ）にトライアック３６の開閉状態を示す。図１０（ｃ）に電磁リレー４３の開閉状態を示す。図１０（ｄ）にトライアック３６又は電磁リレー４３を通って整流回路５０に流れ込む電流を示す。図１０（ｂ）及び（ｃ）においてＯＮはオン状態であり、ＯＦＦはオフ状態であることを表す。
【００８３】
例えば使用者によりキースイッチが操作されることにより、洗濯機が運転を開始するときには、まず、操作回路５ｂにより商用電源１のゼロクロス点となる時間ｔ１でトライアック３６を点弧する。もしコンデンサ７が放電されていればこの直後に図１０（ｄ）に示すように突入電流がトライアック３６に流れる。そして、次のゼロクロス点の時間ｔ２で電磁リレー４３をオンする。その後、商用電源１の１周期経過した後の時間ｔ３でトライアック３６をオフする。
【００８４】
以上のように時間ｔ１からｔ３までの一定の期間Ｋ１でトライアック３６をオン状態とし、時間ｔ２以降の期間Ｋ２で電磁リレー４３を閉成しておく制御を行う。時間ｔ１の直後にトライアック３６に突入電流が流れることがあるが、前述のようにトライアック３６は瞬間的な過電流に対しては一般的に強い。また、ゼロクロス点に同期して点弧することにより突入電流を小さくしている。
【００８５】
その後、電磁リレー４３を閉じても、平滑コンデンサ７の充電が行われているので大きな電流が電磁リレー４３を流れず、電磁リレー４３にはトライアック３６のオン電圧（１〜２Ｖ程度）がかかるようになるのでアーク放電等が起こらず、これによる接点の損傷はない。同様に、電磁リレー４３を開くときにもその時を含むように一定の期間トライアック３６をオンしておくことにより、電磁リレー４３でアーク放電が発生するのが防止される。
【００８６】
以上説明したように本実施形態によれば、電磁リレー４３の開閉時にはその時を含む一定の期間トライアック３６をオンしておくことにより電磁リレー４３を保護することができる。そのため、電流定格の小さい電磁リレー４３を使用することができる。
【００８７】
また、例えば上記第３の実施形態の洗濯機（図７）のように運転中トライアック３５が通電したままの状態であれば電圧降下により熱が発生するので放熱板が必要となるが、本実施形態ではトライアック３６に電流が流れるのは期間Ｋ１で示すように短期間であるので上記放熱板は不要である。そのため、回路を全体として安価で小型にすることができる。
【００８８】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について説明する。図１１は本実施形態の洗濯機の構成図である。本実施形態ではトライアック３６と電磁リレー４３の接続間にトライアック３６と直列となるように抵抗３７が挿入されている。トライアック３６は操作回路５ｂで制御される。また、電磁リレー４３はインバータ制御回路１０により制御される。その他の部分については図９と同一であるので、図１１において図９と同一部分については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８９】
使用者の操作等により運転を開始するときには、操作回路５ｂより通信線１１を介して信号がインバータ制御回路１０に送られ、インバータ制御回路１０で電磁リレー４３の開閉を制御する。そして、上記第４の実施形態で説明した図１０に示すように制御する。まず、操作回路５ｂでトライアック３６を商用電源１のゼロクロス点で点弧する。その後、インバータ制御回路１０は電磁リレー４３を閉じる。そして、操作回路５ｂはトライアック３６をオフする。電磁リレー４３を開くときにも同様にその時を含むように一定の期間トライアック３６を導通状態とする。
【００９０】
以上説明したように本実施形態によれば、トライアック３６の点弧した直後に突入電流が発生しても抵抗３７により小さくなるので、電流定格の小さいトライアック３６を使用することができる。そのため、回路は全体として更に安価で小規模とすることができる。尚、この場合にはコンデンサ７への充電はゆっくりと行われるので、トライアック３６をオンしてから電磁リレー４３を閉成するまでのタイミングを上記第４の実施形態の場合よりも遅らせた方が電磁リレー４３に流れる電流が小さくなる。
【００９１】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、例えば電源スイッチの開閉時には電流開閉手段が開いており、洗濯機を運転するときに制御手段によって電流開閉手段が閉じるので、電源スイッチにアーク放電が発生せず、電源スイッチに損傷を与えることがなくなる。また、電源プラグをコンセントに接続するときにも同様に電流開閉手段が開いているので、電源プラグやコンセントに損傷を与えることがない。そのため、上記部品の使用期間が長期化できる。さらには、電流定格の小さい部品を使用することができるので低コスト化を図ることもできる。アーク放電が発生しないので洗濯機を使用している人にも不安感を抱かせない。
【００９４】
また、電磁リレーを開閉動作するときにはこれに並列に接続されているトライアック等の半導体素子をオンしておくので、突入電流が流れても電磁リレーには流れずトライアック等に流れるので電磁リレーに損傷を与えない。また、トライアックの導通期間を短くすることができるので、放熱板等の部材を備え付ける必要がなくなる。
【００９５】
また、本発明によれば、トライアック等の半導体素子の点弧時に突入電流が流れることがあってもこの半導体に直列に接続されている抵抗により電流値が小さくなる。これにより、半導体素子が保護されるので、電流定格の小さい素子を使用することが可能となる。
【００９６】
また、本発明によれば、整流後の直流電圧やインバータ駆動回路のトランジスタの温度等に異常があるか否か監視され、異常が発生したときには制御手段によって電流開閉手段が開かれる。これにより、運転が停止されるので安全が確保される。
【００９７】
また、本発明によれば、電源スイッチ又は電源開閉リレーが電磁開閉手段と交流電圧にとって異極側となるように設けられている。そのため、ともに開成しているときでは外部からのサージ等の影響がインバータ制御回路等に入り込みにくくなるので誤動作等が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態の回路の構成図。
【図２】  その操作回路５の回路図。
【図３】  そのインバータ制御回路１０の回路図。
【図４】  その波形図。
【図５】  その処理のフローチャート。
【図６】  本発明の第２の実施形態の処理のフローチャート。
【図７】  本発明の第３の実施形態の回路の構成図。
【図８】  その波形図。
【図９】  本発明の第４の実施形態の回路の構成図。
【図１０】  その波形図。
【図１１】  本発明の第５の実施形態の回路の構成図。
【図１２】  従来の洗濯機の回路の構成図。
【符号の説明】
１    商用電源
２    電源スイッチ
３    給水弁
４    排水弁
５    操作回路
６    ダイオードブリッジ
７    平滑コンデンサ
８    トランジスタ回路
９    モータ
１０    インバータ制御回路
１１    通信線
１６    操作マイコン
２８    インバータマイコン
３５    トライアック
３６    トライアック
３７    抵抗
４２    抵抗
４３    電磁リレー
５０    整流回路
５１    インバータ駆動回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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