(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の一方の極がアース接地された商用電源と、前記商用電源を整流する整流ダイオードとコンデンサと前記コンデンサと直列接続されたリレーとを有する整流回路と、前記商用電源の一方の端子と前記整流回路の一方の入力端子に接続する電源開閉手段と、零相変流器を有する漏電検知回路と、前記整流回路に接続したインバータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続した負荷装置と、前記電源開閉手段と前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記漏電検知回路の出力を受けて前記インバータ回路を停止するとともに、前記リレーと前記電源開閉手段を遮断するよう構成したインバータ装置。
【請求項２】
整流回路は、高電位側出力端子にリレーを介して接続された高電位側コンデンサと低電位側出力端子に接続された低電位側コンデンサとを直列接続することで倍電圧整流回路を構成し、前記整流回路の一方の入力端子となる前記高電位側コンデンサと前記低電位側コンデンサとの直列接続端子と商用電源の一方の端子との間に電源開閉手段を接続し、制御手段は、商用電源と第１のリレーの直列回路に並列接続した商用電源の電圧を検知する電圧検知手段を有し、前記電圧検知手段は、商用電源より供給される電流を一方向に整流するダイオードを有するとともに、前記ダイオードのカソードを商用電源側に向けて接続した請求項１記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路に接続した負荷装置の漏洩電流を検知する漏洩電流検知機能を有するインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のインバータ装置は、インバータ装置とは別に漏電継電器を設けたものと、漏電検知回路を有するインバータ装置の２種類がある。
【０００３】
インバータ装置とは別に漏電継電器を設けたものは、インバータ装置を構成する電動機などの負荷装置に漏洩電流が発生すると、インバータ装置とは別に設けた漏電継電器が漏洩電流を検知し、インバータ装置の動作に関係なく、すぐにインバータ装置に電力を供給することを停止するよう構成していた。
【０００４】
また、漏電検知回路を有するインバータ装置は、漏電検知回路が電動機などの負荷装置に漏洩電流が発生したことを検知すると、インバータ回路の動作を停止し、電動機を停止するものであり、図１０に示すように構成していた。以下、その構成について説明する。
【０００５】
図に示すように、零相変流器１は、通常、図１１に示すように、１次側の２極の巻線に流れる電流の差に応じて２次側に電圧を出力するものであり、おおよそ電流差と出力電圧は比例関係である。なお、このときの出力電圧は、２次側巻線に並列接続された負荷抵抗値により変化する。判定部２は、通常コンパレータやワンショットマルチバイブレータなどで構成されており、零相変流器の出力電圧が所定値より低いときはハイを出力し、所定値を越えると一定期間ローを出力するもので、零相変流器１と判定部２で漏電検知回路３を構成している。
【０００６】
整流回路４は４個のダイオードにより構成した整流ダイオード５とコンデンサ６とで構成し、商用電源７を全波整流し、ほとんど脈動のない直流電源をインバータ回路８に供給している。インバータ回路８は６個のスイッチング素子により３相６石で構成されており、このスイッチング素子をオンオフ制御することにより電動機９を駆動する。
【０００７】
また、整流回路４はスイッチング電源１０にも直流電源を供給し、この電源よりスイッチング電源７５は制御手段１１に約１５Ｖの直流電源を供給している。制御手段１１は、例えばマイクロコンピュータや、コンパレータなどのＩＣにより構成しおり、漏電検知回路３が漏電を検知して信号を出力すると、その信号を受けてインバータ回路８を構成する６個のスイッチング素子をオフし、電動機９を停止させ、報知手段（図示せず）により異常報知する。
【０００８】
図１２は、従来のインバータ装置の他の例を示すもので、整流回路１２は整流ダイオード５と２個の直列接続したコンデンサ１３、１４により、倍電圧整流回路を構成しており、商用電源７のピーク電圧のおよそ倍の電位となる直流電圧をインバータ回路８に供給している。それとともに、低電位側のコンデンサ１４よりスイッチング電源１０に直流電源を供給している。
【０００９】
制御手段１１は、図１０に示す従来例と同様に、例えばマイクロコンピュータや、コンパレータなどのＩＣにより構成しおり、漏電検知回路３が漏電を検知して信号を出力すると、その信号を受けてインバータ回路８を構成する６個のスイッチング素子をオフし、電動機９を停止させ、報知手段（図示せず）により異常報知する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のインバータ装置においては、インバータ装置とは別に漏電継電器を設けたものでは、漏洩電流を検知した場合、漏電継電器によりインバータ装置が動作しているかどうかに関わりなく、すぐにインバータ装置に電力を供給することを停止するため、電動機などの負荷装置を制御する電子回路に過電圧などが加わり、故障の原因になるという問題を有していた。
【００１１】
また、漏電継電器がインバータ装置への電力供給を停止しても、漏電継電器インバータ装置とは別に設けているため、漏電継電器の配置箇所がわかりにくく、サービスマンなどの専門技術者にも、原因がわかりにくいという問題を有していた。
【００１２】
また、漏電検知回路を有するインバータ装置では、漏電検知回路が電動機などの負荷装置に漏洩電流が発生したことを検知すると、インバータ回路の動作を停止し、電動機を停止するとともに、異常報知するが、異常報知をしている間も商用電源とインバータ装置は接続されており、以下に述べるような場合には漏洩電流が流れることがある。従って、使用者が不注意によりインバータ装置に触れると、感電するという問題を有するものであった。
【００１３】
図１０において、電動機９を構成する３相巻線がアース接地されると、漏洩電流が流れ、漏電検知回路３が検知し、制御手段１１がインバータ回路８を停止すると、電動機９のＵ、Ｖ、Ｗの各入力端子の電位は商用電源７のアース接地された極と同電位になる。ここで、制御手段１１は異常報知の動作をしており電力を消費している。
【００１４】
そのため、スイッチング電源１０を介して整流回路４より電力を受けることとなり、コンデンサ６は放電され、コンデンサ６の両端電圧は低下する。その後、商用電源７の電位がコンデンサ６の両端電圧より大きいときにコンデンサ６の充電電流が流れるとともに、以下の経路で漏洩電流が流れる。
【００１５】
商用電源７のアース接地された極が高電位である場合は、コンデンサ６の両端電圧が商用電源７の電位より低くなっているため、アース接地点を経由して３相巻線に流れ、インバータ回路８の高電位側スイッチング素子を構成している逆接続ダイオードを流れ、コンデンサ６を流れ、整流ダイオード５を流れて、商用電源７の低電位側に達する経路を流れる。
【００１６】
また、逆に商用電源７のアース接地された極が低電位のときは、整流ダイオード５を経由してコンデンサ６を流れ、インバータ回路８の低電位側スイッチング素子の逆接続ダイオードを経由して３相巻線を流れ、アース接地点を経由して商用電源７の低電位側に達する経路を流れる。
【００１７】
また、図１２に示す従来例では、漏電を検知しインバータ回路８を停止するが、制御手段１１は動作しており、スイッチング電源１０を介して低電位側コンデンサ１４より電力を受けているので、低電位側コンデンサ１４の両端電圧は低下する。ここで、商用電源７の極のうち２つの直列接続されたコンデンサ１３、１４の接続点と逆側の極がアース接地されている場合に漏洩電流は以下の経路を流れる。
【００１８】
コンデンサ１３、１４の接続点側が高電位の場合は、商用電源７より低電位側コンデンサ１４を流れ、インバータ回路８の低電位側スイッチング素子の逆接続ダイオードを経由して３相巻線を流れ、アース接地点を経由して商用電源７の低電位側に達する経路を流れる。
【００１９】
また、コンデンサ１３、１４の接続点側が低電位の場合は、高電位側コンデンサ１３が放電されず、電位が低下しないので漏洩電流は流れない。
【００２０】
以上のように、整流回路４を構成するコンデンサにスイッチング電源１０などの負荷が接続され、インバータ回路８を停止しても、負荷が電力を消費している場合には、コンデンサの電位が低下するため、コンデンサに充電するように漏洩電流が流れる。従って、インバータ回路８を停止するだけでは必ずしも漏洩電流を止めることはできないものである。
【００２１】
なお、負荷はスイッチング電源１０に限らず、例えばコンデンサの両端電圧を検知する電圧検知回路など、コンデンサを放電させるものであればよい。
【００２２】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、漏電検知時にインバータ回路を停止し電動機などの負荷装置を停止するとともに、漏洩電流を遮断して使用者の感電を防止し安全性を向上し、さらに、サービスマンなどの専門の技術者が特定の操作を行うことで容易に動作復帰ができるようにすることを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、電源の一方の極がアース接地された商用電源の一方の端子と、この商用電源を整流する整流ダイオードとコンデンサとコンデンサと直列接続されたリレーとを有する整流回路との一方の入力端子を電源開閉手段により接続し、整流回路に接続したインバータ回路の出力に負荷装置を接続し、制御手段により電源開閉手段とインバータ回路を制御する。制御手段は、零相変流器を有する漏電検知回路の出力を受けてインバータ回路を停止するとともに、リレーと電源開閉手段を遮断するよう構成したものである。
【００２４】
これにより、漏電検知時にインバータ回路を停止し電動機などの負荷装置を停止するとともに、漏洩電流を遮断して使用者の感電を防止できて安全性を向上することができ、さらにサービスマンなどの専門の技術者が特定の操作を行うことで容易に動作復帰をすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、電源の一方の極がアース接地された商用電源と、前記商用電源を整流する整流ダイオードとコンデンサと前記コンデンサと直列接続されたリレーとを有する整流回路と、前記商用電源の一方の端子と前記整流回路の一方の入力端子に接続する電源開閉手段と、零相変流器を有する漏電検知回路と、前記整流回路に接続したインバータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続した負荷装置と、前記電源開閉手段と前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記漏電検知回路の出力を受けて前記インバータ回路を停止するとともに、前記リレーと前記電源開閉手段を遮断するよう構成したものであり、負荷装置に漏洩電流が流れた場合に、電源開閉手段により商用電源と整流回路の接続を遮断し、漏洩電流の電流経路を遮断することができるので、使用者の感電を防止できて安全性を向上することができる。また、電源開閉手段は制御手段により制御されているので、例えば、サービスマンなどの専門の技術者が特定の操作を行うことで、容易に動作復帰を行うことができる。さらに、リレーの出力接点をオフしたとき、インバータ回路を構成するスイッチング素子に過電圧がかかるのを防止することができるので、インバータ回路の故障を防止することができるとともに、漏洩電流も遮断することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、整流回路は、高電位側出力端子にリレーを介して接続された高電位側コンデンサと低電位側出力端子に接続された低電位側コンデンサとを直列接続することで倍電圧整流回路を構成し、前記整流回路の一方の入力端子となる前記高電位側コンデンサと前記低電位側コンデンサとの直列接続端子と商用電源の一方の端子との間に電源開閉手段を接続し、制御手段は、商用電源と電源開閉手段の直列回路に並列接続した商用電源の電圧を検知する電圧検知手段を有し、前記電圧検知手段は、商用電源より供給される電流を一方向に整流するダイオードを有するとともに、前記ダイオードのカソードを商用電源側に向けて接続したものであり、ダイオードにより漏洩電流が電圧検知手段を経由して流れる電流経路を遮断するので、漏洩電流が流れることによる電圧検知手段の誤動作を防止できるとともに、電源開閉手段とリレーをオフして、漏洩電流が流れる経路を遮断できる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、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。
【００２８】
（実施例１）
図１に示すように、整流回路１５は、商用電源７を整流する整流ダイオード５と、コンデンサ６と、リアクタ１６とで構成し、商用電源７を全波整流し殆ど脈動のない直流電圧に変換し、整流回路１５に接続したインバータ回路８およびスイッチング電源１０に直流電源を供給する。なお、整流回路１５はこれに限定するものではなく、例えば、２つのコンデンサを直列接続して倍電圧整流回路の構成にしてもよい。
【００２９】
制御手段１７はマイクロコンピュータや、コンパレータなどのＩＣにより構成し、漏電検知回路３のロー出力により、電源開閉手段１８をオフ制御するとともに、インバータ回路８もオフ制御している。電源開閉手段１８は、商用電源７と整流回路１５とを接続し、制御手段１７により制御される。
【００３０】
本実施例では、電源開閉手段１８は制御手段１７によりオフ制御が可能なメカニカルラッチ方式のスイッチを使用しているが、特に限定するものではなく、オンオフ制御可能なリレー、双方向性サイリスタなどで構成しても構わない。メカニカルラッチ方式のスイッチは、使用者がボタンを押し込むことにより接点を閉じ、制御手段１７が電気的信号を出力することで、スイッチ内部に電磁力を発生させ、ラッチ状態であったボタンを復帰させ、接点を開く構成である。
【００３１】
本実施例においては、制御手段１７が電源開閉手段１８をオフ制御することにより、電源開閉手段１８が商用電源７の両極をオフにすることで電流経路を遮断し、インバータ回路８への電力供給を停止するが、電源開閉手段１８の構成はこれに限定するものではなく、例えば１個のリレーを用いて商用電源７のどちらか一方の極を遮断する構成にしてもよい。
【００３２】
インバータ回路８は、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ）と逆接続ダイオードに構成された６個のスイッチング素子により３相６石で構成されている。ただし、インバータ回路８を構成するスイッチング素子はこれに限定するものではなく、またインバータ回路８の回路構成についても３相６石に限定するものではなく、例えば３相３石の構成であっても構わない。
【００３３】
電動機９は負荷装置を構成し、この電動機９のＵ、Ｖ、Ｗの各入力端子は、インバータ回路８のこれに対応した出力端子に接続され、インバータ回路８より電力を供給されて回転する。なお、本実施例では、電動機９は効率を上げるために直流ブラシレスモータとしているが、特に限定するものではなく、誘導電動機やスイッチトリラクタンスモータなどでも構わない。
【００３４】
給水弁１９、排水弁２０は、制御手段１７により制御されるフォトサイリスタ２１、２２により駆動される。ただし、フォトサイリスタ２１、２２は限定されるものではなく、給水弁１９、排水弁２０を駆動できるものであれば、その他の半導体素子であっても構わないし、リレーなどであってもよい。
【００３５】
操作部２３は幾つかのモーメンタリスイッチにより構成されており、使用者はスイッチを押すことにより、制御手段１７に信号を出力し、制御手段１７はこの出力信号に対応した動作を行う。また、報知手段２４は、洗濯の残り時間や、動作時間、または前記電気洗濯機に異常が発生した場合に異常状態を表示部およびブザーにより報知するものである。
【００３６】
図２は、本実施例の電動機９を備えた電気洗濯機を示すもので、水受け槽２５は、内底部に撹拌翼２６を回転自在に設けた洗濯兼脱水槽２７を回転自在に設け、支持棒２８により洗濯機本体２９に吊り下げている。減速機構３０は、水受け槽２５の底部に設け、撹拌翼２６および洗濯兼脱水槽２７に動力を伝達するもので、この減速機構３０の下部に電動機９を設けている。給水弁１９は洗濯兼脱水槽２７内に給水するものであり、排水弁２０は洗濯兼脱水槽２７内の洗濯水などを排水するものである。
【００３７】
ここで、減速機構３０は、遊星ギアを有し、撹拌翼２６を回転駆動する際には、太陽歯車を電動機９の回転軸によって駆動し、遊星ギアの回転を撹拌翼２６に伝達する構成により、１／６に減速するとともに電動機９の出力トルクを６倍に変換する。脱水行程などにおいて洗濯兼脱水槽２７を回転する場合には、特に図示してないが、クラッチ機構により減速機構３０を電動機９の出力軸より切り離し、洗濯兼脱水槽２７を減速機構３０なしで電動機９にて直接駆動する。
【００３８】
以上のように、図２に示した電気洗濯機においては、電動機９が水受け槽２５の中心に配設されるので、水受け槽２５の重量バランスが良好となり、バランスを取るために、重量を増加させる必要がなくなるという効果と、ボールベアリングなどの構成要素を減速機構３０の構成要素と共用する効果により電気洗濯機の軽量化を実現することができる。
【００３９】
しかし、この電動機９の構成に限定するものではなく、例えばベルトにより電動機９の動力を減速機構３０に伝える構成を取るものや、減速機構３０を設けずに洗濯行程においても、直接動力を撹拌翼２６に伝える構成であってもよい。
【００４０】
上記構成において、漏電検知時の動作について説明する。図３は漏電検知時の各部の波形である。図３（ａ）は零相変流器１の１次側の２極の巻線に流れる電流の差、すなわち漏洩電流である。なお、漏洩電流は必ずしも図３（ａ）のような波形になるわけではなく、負荷装置の構成によりいろいろな波形になるものであるが、本実施例においては、代表的な漏洩電流波形を用いて説明することにする。（ｂ）は零相変流器１の出力電圧波形、（ｃ）は判定部２の出力電圧波形、（ｄ）は制御手段１７からインバータ回路８へのオンオフ指令、（ｅ）は制御手段１７から電源開閉手段１８への開閉指令である。
【００４１】
電動機９が水につかるなどして漏洩電流が流れると、図３（ａ）に示すように、零相変流器１の１次側の２極の巻線間に電流差が生じ、２次側巻線に（ａ）の波形に応じた電圧波形（ｂ）を出力する。判定部２は図３（ｂ）に示す電圧波形が所定値Ｖｓまたは−Ｖｓを越えたところで、一定期間ローを出力する。このとき、１次側の２極の巻線に流れる電流差はＩｓまたは−Ｉｓになっている。
【００４２】
一般的に漏電検知は、雷サージによる誤動作などを防止するために、判定部２にカウンタなどを備えておき、図３（ｂ）に示す電圧波形が所定値を数回越えた時点で漏電と判定することが多いが、特にこれに限定するものではない。なお、本実施例においては、図３（ｂ）に示す電圧波形が所定値を２回越えたところで、図３（ｃ）に示すように、判定部２が漏電と判定し、所定期間Ｔｓ１の間ローを出力する。
【００４３】
制御手段１７を構成するマイクロコンピュータは、判定部２のロー出力を検知し、その後所定期間Ｔｓ２の間ロー出力であれば、漏電していると判定し、まずインバータ回路８の動作を停止するように、図３（ｄ）に示すように、オフ指令を出力する。その後、図３（ｅ）のように、所定期間Ｔｓ３経過した時点で電源開閉手段１８を遮断し、商用電源７と整流回路１５の接続をオープンにする。
【００４４】
それにより、インバータ回路８、電動機９、整流回路１５、給水弁１９、排水弁２０５への電力供給を停止するとともに、漏洩電流の経路を遮断し、漏電を防止する。
【００４５】
以上のように、電動機９に漏洩電流が流れると、零相変流器１の１次側の２極の巻線に流れる電流に差が生じ、この電流差に応じて零相変流器１の２次側に発生する出力電圧を判定部２が検知し、制御手段１７に出力し、制御手段１７がこの信号を検知し、電源開閉手段１８をオフすることで、電源開閉手段１８を構成しているメカニカルラッチ方式のスイッチの接点をオフにし、その結果、商用電源７の両極がオープンになり、従来例で述べたような漏洩電流の経路を遮断するので漏電を防止できる。
【００４６】
また、メカニカルラッチ方式のスイッチにより、電源開閉手段１８は本実施例の電気洗濯機の電源スイッチと共用化することが可能となり、電気洗濯機の待機電力を０Ｗにできる。
【００４７】
また、本実施例においては、インバータ回路８の制御および電源開閉手段１８のオフ制御を制御手段１７で行うことにより、インバータ回路８の動作を先に停止してから電源開閉手段１８をオフすることができるので、インバータ回路８の動作を停止せずに電源開閉手段１８をオフした場合に、電動機９の回り込み電流などによりインバータ回路８に過電流、過電圧などがかかるのを防止できるので、インバータ回路１９の故障を防止するができる。
【００４８】
（実施例２）
図１に示す制御手段１７は、操作部２３により異常報知を行うよう設定している場合は、漏電検知回路３が漏洩電流を検知するとインバータ回路８を停止し、報知手段２４により異常を報知するにしている。他の構成は上記実施例１と同じである。
【００４９】
上記構成において図４を参照しながら動作を説明する。電動機９が水に接触し、電動機９を構成する３相巻線がアース接地され、漏洩電流が図３（ａ）のように流れると、図３（ｂ）のように零相変流器１の二次側巻線に電圧が出力され、判定部２が図３（ｃ）のように所定期間Ｔｓ１の間ローを出力する。漏電検知回路３がローを出力すると同時に、ステップ６１にて、制御手段１７はこのロー出力を検知して、漏電検知サブルーチンを開始し、ステップ６２において、インバータ回路８の動作を停止する。
【００５０】
その後、ステップ６３で、漏電検知回路３のロー出力がＴｓ２の間続いているかを確認し、続いていない場合はステップ６４にてノイズと判定し、漏電検知サブルーチンを終了する。ステップ６３において、漏電検知回路３のロー出力が所定期間Ｔｓ２の間続いていること確認した場合は、ステップ６５において、操作部２３により漏電異常報知の設定がされているかを確認する。
【００５１】
漏電異常報知の設定がなされている場合には、ステップ６６で報知手段２４により漏電異常を報知し、その後ステップ６７で電源開閉手段１８を遮断し、漏電電流の経路を遮断する。また、ステップ６５において、漏電異常報知の設定がされていない場合は、ステップ６８で、図３（ｅ）のように漏電判定から所定時間Ｔｓ３経過したところで電源開閉手段１８を遮断し、漏洩電流の経路を遮断する。
【００５２】
以上のように、操作部２３により漏電の異常報知を設定することにより、電動機９が漏電していることを確認することができる。
【００５３】
なお、通常は、使用者の感電を防止するために、漏洩電流が流れると、すぐに電流開閉手段１８を遮断し、漏洩電流の経路を遮断していたが、制御手段１７の電源をコンデンサ６から供給している場合においては、異常報知を行うことができなかった。したがって、使用者から見るとどの異常であるかを確認できないものであった。
【００５４】
しかし、サービスマンなどの専門技術者が操作部２３で漏電の異常報知を行うために一般の使用者が知らない特定の設定をすることにより、電動機９の漏電を確認でき、使用者の感電を防止するとともに、漏電の異常報知も可能となる。
【００５５】
なお、本実施例においては、電動機９が漏電した場合について述べたが、電気洗濯機のように、給水弁１９、排水弁２０などの負荷を備える機器においては、これらの負荷が漏電することもある。この場合についても、使用者の感電を防止するために、前述したような漏電検知および漏電防止の動作を行うことができる。
【００５６】
（実施例３）
図５に示すように、第１のリレー３１は、電源開閉手段を構成するもので、商用電源７の一方の端子と整流回路３２の一方の入力端子に接続している。整流回路３２は整流ダイオード５、リアクタ１６、コンデンサ６と第２のリレー３３の出力接点の直列回路により構成し、第２のリレー３３の出力接点をオンすることにより、商用電源７を全波整流し、殆ど脈動のない直流電圧に変換して、この直流電圧をインバータ回路８に供給する。
【００５７】
制御手段３４はマイクロコンピュータなどで構成し、漏電検知回路３のロー出力を受けてフォトサイリスタ２１、２２、インバータ回路８をオフし、第１のリレー３１、第２のリレー３３の出力接点をオフするよう構成している。
【００５８】
上記構成において、電動機９の３相巻線がアース接地され漏洩電流が流れるときの経路について説明する。図５の第１のリレー３１の出力接点がオフで、第２のリレー３３の出力接点がオンのときについて説明する。
【００５９】
第１のリレー３１の出力接点がオフすると、商用電源７から整流回路３２に電力は供給されなくなり、コンデンサ６の電位は低下し、殆ど０Ｖとなる。すると、インバータ回路８を構成するスイッチング素子の逆接続ダイオードが逆バイアスされなくなり、漏洩電流がアノードからカソードに流れることが可能になる。
【００６０】
まず、商用電源７の第１のリレー３１と接続されている極がアース接地されている場合について述べる。
【００６１】
アース接地された極が高電位の場合は、アース接地点を通じて３相巻線を流れ、インバータ回路８の高電位側のスイッチング素子の逆接続ダイオードをアノードからカソードに向けて流れ、コンデンサ６を経由して整流ダイオード５を流れ、商用電源７の低電位側に達する経路で漏洩電流は流れる。
【００６２】
逆に、アース接地された極が低電位の場合は、商用電源７の高電位側より整流ダイオード５を経由してリアクタ１６を流れ、コンデンサ６を経由して、インバータ回路８の低電位側スイッチング素子の逆接続ダイオードを流れ、３相巻線を流れて、アース接地点を通じて商用電源７の低電位側に至る経路で漏洩電流が流れる。
【００６３】
つぎに、商用電源７の第１のリレー３１と接続されていない極がアース接地されている場合は、第１のリレー３１の出力接点をオフしているため漏洩電流は流れない。
【００６４】
以上のように、電動機９の３相巻線がアース接地された場合は、漏洩電流は必ず第２のリレー３３の出力接点を経由することになる。従って、漏電検知がなされた場合は、第２のリレー３３の出力接点も第１のリレー３１の出力接点とともにオフすることで漏電を防止することができる。
【００６５】
（実施例４）
図６に示すように、電源入りスイッチ３５は、操作部２３に配設したモーメンタリスイッチで構成し、抵抗３６と直列接続して起動回路３７を構成している。電源開閉手段３８は起動回路３７と第１のリレー３９の出力接点を並列接続して構成するとともに、商用電源７の一方の端子と整流回路４０の一方の入力端子に接続している。
【００６６】
整流回路４０は整流ダイオード５、２個のコンデンサ４１、４２の直列回路、第２のリレー４３により構成しており、第２のリレー４３の出力接点はコンデンサ４１の一方の端子と、整流ダイオード５の高電位側の出力端子に接続している。整流回路４０は制御手段４４が第１のリレー３９、第２のリレー４３の出力接点をオンすることにより、商用電源７の入力電圧のピーク値のおよそ２倍の電位となる直流電圧をインバータ回路８に出力している。
【００６７】
制御手段４４は、マイクロコンピュータ４５や漏電検知回路３の出力に接続し、漏電検知回路３がローを出力すると、ロー出力を保持するＲＳフリップフロップなどで構成されているラッチ回路４６、ラッチ回路４６の出力信号およびマイクロコンピュータ４５からインバータ回路８へのオンオフ信号を入力し、その論理積をインバータ回路８にオンオフ出力するアンド回路４７などのＩＣにより構成している。
【００６８】
この制御手段４４は、フォトトライアック２１、２２をオンオフ制御することにより給水弁１９、排水弁２０を駆動したり、インバータ回路８を制御することで電動機９を駆動し、上記実施例１の電気洗濯機と同様に洗濯脱水行程の制御を行うともに、第１のリレー３９、第２のリレー４３の出力接点をオンオフ制御することで、これら各負荷に電力を供給したり停止したりする。
【００６９】
電圧検知回路４８は抵抗４９、５０の直列回路で構成し、コンデンサ４１、４２の直列回路に並列接続している。マイクロコンピュータ４５は抵抗４９、５０の接続点の電圧を検知し、この検知電圧により、第２のリレー４３のオンオフ状態を判定している。スイッチング電源５１は制御手段４４および漏電検知回路３の電源であり、スイッチング電源５１はコンデンサ４２から直流電源を供給されることで、制御手段４４および漏電検知回路３に１５Ｖの直流電源を供給している。
【００７０】
上記構成において、電動機９を構成する３相巻線がアース接地され、漏洩電流が流れた場合の漏洩電流の経路について説明する。まず、商用電源７と第１のリレー３９の接続点がある側の極がアース接地されている場合に、第１のリレー３９の出力接点をオフし、第２のリレー４３の出力接点をオンした時の漏洩電流の経路について述べる。
【００７１】
第１のリレー３９の出力接点をオフすると、商用電源７より電力が供給されなくなり、２つのコンデンサ４１、４２の電位が低下し、最後には殆ど０Ｖになり、インバータ回路８を構成する６個のスイッチング素子を構成している逆接続ダイオードが逆バイアスされなくなり、アノードからカソードへ漏洩電流が流れることが可能となる。
【００７２】
すると、商用電源７のアース接地された極が高電位側の場合は、商用電源７のアース接地点を経由して３相巻線をインバータ回路８に向けて流れ、インバータ回路８の高電位側スイッチング素子を構成している逆接続ダイオードのアノードからカソードに向けて流れ、第２のリレー４３、コンデンサ４１、４２および電圧検知回路４８を経由して流れ、整流ダイオード５を流れ、商用電源７の低電位側の極に達する経路で漏洩電流が流れる。
【００７３】
逆に、商用電源７のアース接地された極が低電位側の場合は、商用電源７の高電位側から整流ダイオード５を経由して流れ、第２のリレー４３を流れ、コンデンサ４１、４２および電圧検知回路４８を流れ、最後にインバータ回路８を構成する低電位側スイッチング素子を構成している逆接続ダイオードのアノードからカソードに向けて流れ、３相巻線に流れてアース接地を経由して商用電源７の低電位側に流れる。
【００７４】
つぎに、第１のリレー３９の接続された側とは逆の極がアース接地されている場合は、第１のリレー３９の出力接点をオフしているので漏洩電流は流れない。
【００７５】
以上のように、電動機９に漏洩電流が発生した場合に、電源開閉手段３８を構成する第１のリレー３９により、商用電源７のいずれか一方の極のみを遮断し、電源をオフするだけでは漏洩電流を遮断できないことがわかる。しかしながら、漏洩電流が流れる場合は常に第２のリレー４３を経由して流れているので、制御手段４４により漏電検知回路３の出力を検知し、第１のリレー３９とともに第２のリレー４３の出力接点をオフすることで、漏洩電流の経路を遮断し、漏電を防止することができる。
【００７６】
（実施例５）
図６に示す制御手段４４は、商用電源７と整流回路４０を接続する際には、まず第１のリレー３９の出力接点を閉じ、所定時間後、第２のリレー４３の出力接点を閉じるようにしている。他の構成は上記実施例４と同じである。
【００７７】
上記構成において、図７を参照しながら電源オン時の動作を説明する。図７において、（ａ）は電源入りスイッチ３５のオンオフ状態、（ｂ）は整流回路４０への入力電流、（ｃ）は第１のリレー３９の出力接点のオンオフ状態、（ｄ）は第２のリレー４３の出力接点のオンオフ状態、（ｅ）はコンデンサ４２の電圧Ｖｃ１の波形、（ｆ）はコンデンサ４１、４２の直列回路の両端電圧Ｖｃ２の波形、（ｇ）は制御手段４４の電源であるスイッチング電源５１の出力電圧を示している。
【００７８】
図７の時刻ｔ１において使用者が電源入りスイッチ３５を押すと、図７（ｂ）に示すように、商用電源７から電源入りスイッチ３５の接点と抵抗３６を経由してコンデンサ４２を充電する電流が流れる。つまり、商用電源７と第１のリレー３９が接続されている極側が高電位である場合に、商用電源７から電源入りスイッチ３５、抵抗３６、コンデンサ４２、整流ダイオード５を経由して商用電源７の低電位側の極にいたる経路で電流が流れ、コンデンサ４２が図７（ｅ）に示した電圧波形Ｖｃ１のように充電される。この間、コンデンサ４２を充電する電流は、抵抗３６で制限されている。
【００７９】
時刻ｔ２で、コンデンサ４２の電圧が所定値Ｖｓになると、制御手段４４の電源であるスイッチング電源５１の出力電圧が図７（ｇ）に示すように立ち上がり、制御手段４４に直流電源を供給する。制御手段４４は直流電源が供給されると、時刻ｔ３で、第１のリレー３９の出力接点を図７（ｃ）のようにオン状態に保持する。すると、商用電源７のピーク位相において、その時の商用電源７の電圧とコンデンサ４２の電圧の差分の電圧（１４１−Ｖｓ）Ｖが印加され、これによるインラッシュ電流が第１のリレー３９の出力接点を通じてコンデンサ４２に流れる。
【００８０】
その後、図７（ａ）に示すように、電源入りスイッチ３５を押してからおよそ３００ｍｓ程経過した時刻ｔ４で、使用者が電源入りスイッチ３５をオフしているが、既に制御手段４４が第１のリレー３９の出力接点をオンしているので、コンデンサ４２に商用電源７より電力供給を行うことが可能となる。
【００８１】
つぎに、制御手段４４は第１のリレー３９の出力接点をオンしてから所定時間Ｔｓ１０経過後の時刻ｔ５に第２のリレー４３の出力接点を図７（ｄ）に示すように、オン状態に保持する。すると商用電源７が第１のリレー３９が接続されていない極側が高電位のときに商用電源７から整流ダイオード５、第２のリレー４３の出力接点を通じてコンデンサ４１を充電する電流が流れ、コンデンサ４１、４２の直列回路の両端電圧Ｖｃ２は、図７（ｆ）に示すように約２８２Ｖまで立ち上がる。
【００８２】
その後、制御手段４４は、給水弁１９、排水弁２０、インバータ回路８を制御することで、電気洗濯機の洗濯脱水行程を制御する。
【００８３】
以上のように第１のリレー３９の出力接点がオンしてから所定時間Ｔｓ１０経過後に第２のリレー４３の出力接点をオンすることにより、コンデンサ４１、４２へのインラッシュ電流が過大になることを防止し、その結果、第１のリレー３９、第２のリレー４３、整流ダイオード５や、本実施例では特に図示していないが第１のリレー３９に直列接続したヒューズなどの電源開閉手段３８および整流回路４０を構成する部品を最大定格の低いものにすることが可能となる。
【００８４】
また、コンデンサ４１、電圧検知回路４８を経由して流れるコンデンサ４２の放電電流により、コンデンサ４１を逆バイアスする期間を極力抑えることでコンデンサ４１の故障を極力防止することができる。
【００８５】
（実施例６）
図６に示す漏電検知回路３が漏洩電流を検知すると、制御手段４４は、漏電検知回路３の出力を受けてまずインバータ回路８を停止し、その後、第１のリレー３９と第２のリレー４３の出力接点をオフにするようにしている。他の構成は上記実施例４と同じである。
【００８６】
上記構成において、図８を参照しながら漏洩電流が流れたときの動作を説明する。図８において、（ａ）は零相変流器１の１次側の２極の巻線に流れる電流の差を示している。（ｂ）は零相変流器１の２次側の出力電圧の波形、（ｃ）は判定部２の出力波形すなわち漏電検知回路３の出力波形、（ｄ）はインバータ回路８のオンオフ状態、（ｅ）は電動機９の３相巻線の内の１相に流れる電流波形、（ｆ）は第１のリレー３９の出力接点のオンオフ状態、（ｇ）は第２のリレー４３の出力接点のオンオフ状態を示している。
【００８７】
電動機９が水に接触し、電動機９を構成する３相巻線がアース接地され、漏洩電流が流れると、図８（ａ）に示すように、零相変流器１の１次側の２極の巻線間に電流差が生じ、２次側の出力端子に、図８（ｂ）に示すように、電流差の波形に応じた電圧波形を出力する。判定部２は電圧波形が所定値Ｖｓまたは−Ｖｓを越えたところで、図８（ｃ）に示すように、一定期間ローを出力する。このとき、１次側の２極の巻線に流れる電流差はＩｓまたは−Ｉｓになっている。
【００８８】
一般的に漏電検知は、雷サージによる誤動作などを防止するために、判定部２にカウンタなどを備えておき、図８（ｂ）に示す電圧が所定値を数回越えた時点で漏電と判定することが多いが、特にこれに限定するものではない。なお、本実施例においては、所定値を２回越えたところで、図８（ｃ）のように判定部２が漏電と判定し、所定期間Ｔｓ１の間ローを出力している。
【００８９】
ラッチ回路４６は漏電検知回路３がロー出力するとすぐに、インバータ回路８のオフを示すロー出力の状態を保持する。アンド回路４７はラッチ回路４６からロー出力を受けている間、インバータ回路８へのオフ信号を出力し、３相巻線に流れる電流を停止する。
【００９０】
それとともに、マイクロコンピュータ４５は判定部２がロー出力したことを検知し、このロー出力が所定期間Ｔｓ２の間続いたら、漏電していると判定し、漏電判定から所定期間Ｔｓ１１経過後に、アンド回路４７にインバータ回路へのオフ信号を出力するとともに、図８（ｅ）、（ｆ）のように第１のリレー３９と第２のリレー４３の出力接点を同時にオフし、漏洩電流の電流経路を遮断する。
【００９１】
なお、本実施例においては、漏洩電流が発生してから第１のリレー３９、第２のリレー４３の出力接点をオフするまでの時間は使用者の感電を防ぐために１００ｍｓ以内になるように、所定期間Ｔｓ２およびＴｓ１１をマイクロコンピュータ４５に予め設定している。
【００９２】
一般に、インバータ回路８が電動機９を駆動している状態で、第２のリレー４３の出力接点をオフすると、３相巻線に流れる回生電流により、インバータ回路８の入力端子間に接続されたノイズ防止用コンデンサが充電され、インバータ回路８のスイッチング素子に過電圧がかかり、スイッチング素子が故障することがある。
【００９３】
本実施例においては、ノイズ防止用コンデンサは図示していないが、この容量はコンデンサ４１、４２の容量に比べかなり小さい値となっていることが多く、わずかな電流で瞬時に過電圧になるまで充電される。
【００９４】
従って、図８を用いて説明したように、電動機９に漏洩電流が流れると、制御手段４４がまずインバータ回路８を停止し電動機９の３相巻線に流れる電流を停止することで、３相巻線に流れる回生電流をなくし、その後、第１のリレー３９、第２のリレー４３の出力接点を同時にオフすることにより、漏洩電流の経路を遮断する。
【００９５】
これにより、使用者の感電を防止できるとともに、インバータ回路８の故障も防止することができる。
【００９６】
（実施例７）
図９に示すように、電圧検知回路５２は、ダイオード５３、抵抗５４、フォトカプラ５５の直列回路と、フォトカプラ５５の入力端子に逆接続したダイオード５６、フォトカプラ５５のコレクタ端子に接続したプルアップ抵抗５７とで構成し、商用電源７の第１のリレー５８が接続されている極側が高電位である場合は、ローを制御手段５９に出力し、逆に低電位である場合は、ハイを制御手段５９に出力するよう構成している。
【００９７】
制御手段５９は、この信号に同期して、インバータ回路８の制御および第１のリレー５８、第２のリレー６０の制御を行っている。
【００９８】
上記構成において、第１のリレー５８、第２のリレー６０の出力接点がオフ状態の場合に、電動機９が水につかり、電動機９を構成する３相巻線に漏洩電流が流れるときの電流経路について説明する。なお、ダイオード５３の効果をはっきりさせるため、ここではダイオード５３がショートされている状態の場合について述べる。
【００９９】
第１のリレー５８、第２のリレー６０の出力接点がともにオフ状態になると、インバータ回路８に直流電圧が印加されなくなり、その結果、インバータ回路８を構成するスイッチング素子に逆接続したダイオードが逆バイアスされなくなり、漏洩電流がダイオードのアノードからカソードに向けて流れることが可能となる。
【０１００】
すると、商用電源７の第１のリレー５８が接続されている側の極がアース接地され、かつアース接地されていない極側が高電位の場合に、以下のような漏洩電流が流れる。
【０１０１】
商用電源７の高電位側から、電圧検知回路５２を経由して整流ダイオード５に向かいコンデンサ４２を経由して、インバータ回路８に向けて流れ、インバータ回路８を構成する低電位側のスイッチング素子を構成する逆接続ダイオードを経由して、電動機９の３相巻線を流れ、３相巻線のアース接地された地点を経由して商用電源７の低電位側に至る経路で漏洩電流が流れる。
【０１０２】
商用電源７のアース接地された極が高電位の場合は、第１のリレー５８、第２のリレー６０により、漏洩電流の経路を遮断している。また、商用電源７の第１のリレー５８が接続されていない極側がアース接地された場合についても、第１のリレー５８により、漏洩電流の経路を遮断できる。
【０１０３】
したがって、商用電源７と第１のリレー５８の直列回路に接続される回路においては、図９に示した向きでダイオード５３を接続することにより、漏洩電流の経路を遮断することが可能となり、使用者の感電を防止できる。
【０１０４】
なお、本実施例においては、電圧検知回路５２を用いて漏洩電流の遮断方法を説明したが、商用電源７と第１のリレー５８の直列回路に接続される回路であれば、第１のリレー５８が接続されていない側がカソードとなるようにダイオード５３を接続することにより、容易に漏洩電流を遮断することができる。
【０１０５】
以上のように、インバータ装置に漏電検知回路と電源開閉手段を設けることにより、インバータ装置を構成する電動機に漏洩電流が流れても、漏電検知回路が検知し、電源開閉手段により漏洩電流を遮断することができるとともに、インバータ装置を構成するインバータ回路の制御も同時に行うことにより、漏電検知時の漏電遮断時に発生する過電圧、過電流などを抑えることができるので、故障の少なくかつ安全なインバータ装置を実現できる。
【０１０６】
なお、上記各実施例に示したインバータ装置、電気洗濯機、漏電検知及び漏電防止の方式は一例であり、これに限定するものではない。また、インバータ装置を備えた電気機器も電気洗濯機に限定するものではなく、例えば食器洗い乾燥機などで、インバータ装置を備えても構わない。また、インバータ回路に接続した負荷装置も電動機に限定するものでない。
【０１０７】
また、漏電検知回路についても、インバータ装置を構成する電動機だけでなく、その他の負荷装置の漏電も同時に検知して構わない。
【０１０８】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、電源の一方の極がアース接地された商用電源と、前記商用電源を整流する整流ダイオードとコンデンサと前記コンデンサと直列接続されたリレーとを有する整流回路と、前記商用電源の一方の端子と前記整流回路の一方の入力端子に接続する電源開閉手段と、零相変流器を有する漏電検知回路と、前記整流回路に接続したインバータ回路と、前記インバータ回路の出力に接続した負荷装置と、前記電源開閉手段と前記インバータ回路を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記漏電検知回路の出力を受けて前記インバータ回路を停止するとともに、前記リレーと前記電源開閉手段を遮断するよう構成したから、負荷装置に漏洩電流が流れた場合に、電源開閉手段により商用電源と整流回路の接続を遮断し、漏洩電流の電流経路を遮断することができるので、使用者の感電を防止できて安全性を向上することができる。また、電源開閉手段は制御手段により制御されているので、例えば、サービスマンなどの専門の技術者が特定の操作を行うことで、容易に動作復帰を行うことができる。さらに、リレーの出力接点をオフしたとき、インバータ回路を構成するスイッチング素子に過電圧がかかるのを防止することができるので、インバータ回路の故障を防止することができるとともに、漏洩電流も遮断することができる。
【０１０９】
また、請求項２に記載の発明によれば、整流回路は、高電位側出力端子にリレーを介して接続された高電位側コンデンサと低電位側出力端子に接続された低電位側コンデンサとを直列接続することで倍電圧整流回路を構成し、前記整流回路の一方の入力端子となる前記高電位側コンデンサと前記低電位側コンデンサとの直列接続端子と商用電源の一方の端子との間に電源開閉手段を接続し、制御手段は、商用電源と第１のリレーの直列回路に並列接続した商用電源の電圧を検知する電圧検知手段を有し、前記電圧検知手段は、商用電源より供給される電流を一方向に整流するダイオードを有するとともに、前記ダイオードのカソードを商用電源側に向けて接続したから、ダイオードにより漏洩電流が電圧検知手段を経由して流れる電流経路を遮断するので、漏洩電流が流れることによる電圧検知手段の誤動作を防止できるとともに、第１のリレーと第２のリレーをオフして、漏洩電流が流れる経路を遮断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例のインバータ装置を備えた電気洗濯機の一部ブロック化した回路図
【図２】  同インバータ装置を備えた電気洗濯機の断面図
【図３】  同インバータ装置を備えた電気洗濯機の漏電検知時の動作タイムチャート
【図４】  本発明の第２の実施例のインバータ装置を備えた電気洗濯機の漏電検知サブルーチンのフローチャート
【図５】  本発明の第３の実施例のインバータ装置を備えた電気洗濯機の一部ブロック化した回路図
【図６】  本発明の第４の実施例のインバータ装置を備えた電気洗濯機の一部ブロック化した回路図
【図７】  本発明の第５の実施例のインバータ装置を備えた電気洗濯機の電源スイッチオン時の動作タイムチャート
【図８】  本発明の第６の実施例のインバータ装置を備えた電気洗濯機の漏電検知時の動作タイムチャート
【図９】  本発明の第７の実施例のインバータ装置を備えた電気洗濯機の一部ブロック化した回路図
【図１０】  従来のインバータ装置の一部ブロック化した回路図
【図１１】  同インバータ装置の漏電検知回路を構成する零相変流器の入出力特性図
【図１２】  従来のインバータ装置の他の例の一部ブロック化した回路図
【符号の説明】
１  零相変流器
３  漏電検知回路
５  整流ダイオード
６  コンデンサ
７  商用電源
８  インバータ回路
９  電動機（負荷装置）
１５  整流回路
１７  制御手段
１８  電源開閉手段
【図１】
0003777804.tif 000002
【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】
0003777804.tif 000010
【図１０】
0003777804.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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