JP2000334193A - ドラム式洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源回路ひいてはモータ駆動手段のコンパク
ト化、軽量化及びコストの低廉化に寄与する。 【解決手段】 交流電源２７の両電源端子は、モータ駆
動回路２９が接続されている。モータ駆動回路２９は、
電源回路３０とインバータ主回路３１とから構成されて
いる。電源回路３０は、整流手段たるダイオードブリッ
ジからなる整流回路３２と、正半波充電手段たる複数の
コンデンサ３３、３３と、負半波充電手段たる複数のコ
ンデンサ３４、３４とを備えている。整流回路３２の一
方の入力端子３２ａはリアクトル２８を介して前記交流
電源２７の一方の電源端子に接続され、他方の入力端子
３２ｂは交流電源２７の他方の電源端子に接続されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドラムをモータに
よりダイレクトに駆動するドラム式洗濯機に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】最近、ドラム式洗濯機
においては、ドラムをモータによりダイレクトに駆動す
る構成のものがある。このものでは、モータを駆動する
モータ駆動手段として、整流回路及び正半波充電コンデ
ンサ並びに負半波充電コンデンサを有して交流電源電圧
を直流倍電圧化する電源回路と、ＩＧＢＴ等のスイッチ
ング素子を備えこの電源回路に接続されて前記モータを
駆動するインバータ主回路とを備えた構成としている。
電源回路として、交流電源電圧を直流倍電圧化する理由
は、インバータ主回路のスイッチング素子に流れる電流
を低減し、もってスイッチング素子の破損防止や使用寿
命低下防止を図るところにある。

【０００３】ところで、この種ダイレクトドライブ方式
のドラム式洗濯機より以前のドラム式洗濯機、つまり、
ベルト伝達機構でモータの回転をドラムに伝達する構成
の従前のドラム式洗濯機では、ドラムへの回転伝達ロス
が大きいと共に振動の発生も無視できず、従って、脱水
時においてドラムの最高回転速度は９００〜１０００ｒ
ｐｍ止まりであった。しかし上述したダイレクトドライ
ブ方式のドラム式洗濯機では、ドラムをモータによりダ
イレクトに駆動する構成であることから、ドラムへの回
転伝達ロスが少なく且つ振動も小さく、これにより、ド
ラムを２０００ｒｐｍ程度でも回転可能となった。

【０００４】ところが、このようにドラムを高速回転し
得るようになると、その反面、次の問題を惹起する。す
なわち、脱水終了時には、インバータ主回路のスイッチ
ング素子をオフして、モータを空走させて停止させるこ
とを行なうが、この場合、モータが発電機として動作す
るため、大きな誘起電圧が発生する。この誘起電圧は回
転速度に比例するため、２０００ｒｐｍといった回転速
度の場合、誘起電圧としては１０００Ｖ程度にもなる。
このため、上述の電源回路の正半波充電コンデンサ及び
負半波充電コンデンサに５００Ｖの電圧がかかる。この
ため、上記コンデンサを、耐圧の高いものを使用しなけ
ればならず、大形化すると共に重量も大きくなり、さら
には高価である。

【０００５】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、電源回路ひいてはモータ駆動手段
のコンパクト化、軽量化及びコストの低廉化に寄与でき
るドラム式洗濯機を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、外箱
内に支持された水槽と、この水槽内にほぼ水平の軸回り
に回転可能に設けられ洗濯物が収容されるとドラムと、
このドラムをダイレクトに回転駆動するモータと、この
モータを駆動するモータ駆動手段とを備え、このモータ
駆動手段が、整流手段及び正半波充電手段並びに負半波
充電手段を有して交流電源電圧を直流倍電圧化する電源
回路と、スイッチング素子を備えこの電源回路に接続さ
れて前記モータを駆動するインバータ主回路とから構成
され、前記正半波充電手段及び負半波充電手段のそれぞ
れが、複数のコンデンサを直列接続して構成されている
ところに特徴を有する。

【０００７】この発明において、例えばモータが高速回
転されるところの脱水行程が終了して、モータが空走さ
れると、大きな誘起電圧が発生し、正半波充電手段と負
半波充電手段とに、それぞれ誘起電圧の半分の電圧がか
かる。しかるに、上述の発明においては、正半波充電手
段及び負半波充電手段のそれぞれが、複数のコンデンサ
を直列接続して構成されているから、個々のコンデンサ
の分担電圧が下がる。この結果、各コンデンサとして
は、耐圧が小さなものですむ。この場合、正半波充電手
段及び負半波充電手段のそれぞれを一つのコンデンサで
構成する場合の重量に対して、本発明の複数のコンデン
サを合計した重量の方が、軽くなる。また、大きさにつ
いても本発明の方が小さくなり、またコスト的にも本発
明の方が安くなる。この結果、モータ駆動手段のコンパ
クト化、軽量化及びコストの低廉化に寄与できるように
なる。

【０００８】請求項２の発明は、インバータ主回路が回
路基板に実装され、コンデンサが回路基板以外の部位に
取付けられて回路基板と接続されているところに特徴を
有する。回路基板にモータ駆動手段の全体が実装される
となると、回路基板に大きな重量ストレスがかかると共
に、温度上昇による熱ストレスもかかってしまう。特
に、コンデンサは重量軽減できるとはいうものの、他の
電子部品に比べると重量比率も高く、また発熱度合いも
大きい。しかるに上記発明においては、コンデンサを回
路基板以外の部位に取付けているから、回路基板にかか
る重量ストレス及び熱ストレスを軽減できるようにな
る。

【０００９】請求項３の発明は、インバータ主回路を実
装した回路基板は、ケースの底壁内側に配置され、コン
デンサは、このケースの底壁外側に取付けられていると
ころに特徴を有する。インバータ主回路を実装した回路
基板と、コンデンサとをケースに取付けているのでモー
タ駆動手段をユニット化でき、構成の簡単化及びコンパ
クト化に寄与できるようになる。さらには、回路基板を
ケース底壁内側に設けるのに対して、コンデンサをケー
ス底壁外側に設けているので、このコンデンサを回路基
板以外の部位に取付けながらも回路基板近傍に位置させ
ることができ、この結果、コンデンサと回路基板との間
の配線の長さを短くでき、不要な電圧降下や温度上昇さ
らには電波雑音発生を抑えることができるようになる。
すなわち、倍電圧化用のコンデンサは、インバータ制御
時にＰＷＭの周波数成分の電流により充放電を繰り返
す。このため、コンデンサとインバータ主回路との配線
長さが長いと、不要な電圧降下や温度上昇さらには電波
雑音発生を引き起こすが、上記発明では上述したように
これを解決できるようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につき図
面を参照しながら説明する。まず図１において、ドラム
式洗濯機の外箱１は、全体として矩形箱状をなし、鋼板
製の外箱本体２と、合成樹脂製の底板部３とから構成さ
れている。外箱本体２の前板部２ａに円形の洗濯物出入
口２ｂが形成されている。

【００１１】この外箱１の内部には、軸方向が前後方向
を指向する円筒状をなす水槽４が、サスペンション４ａ
により、弾性的に下方から支持されて設けられている。
上記水槽４は、例えばいずれも金属板により形成された
胴部５と、後板部６と、前板部７とを有して構成されて
おり、その前板部７には円形の開口７ａが形成されてい
る。そして、この開口７ａと前記洗濯物出入口２ｂと
は、全体としては筒状をなす弾性材例えばゴム製のほぼ
筒状の接続部材８により連通するように接続されてい
る。なお、前記洗濯物出入口２ｂは、扉９により開閉さ
れるようになっている。

【００１２】上記水槽４の内部には、洗濯物が収容され
るドラム１０が回転自在に設けられている。このドラム
１０は、胴部１１と、後面部材１２と、前板部１３と接
合して構成されている。前記胴部１１の周壁部には多数
の孔部１１ａが形成されており、さらにまた、前記前板
部１３には円形の開口１３ａが形成されている。また前
記後面部材１２は、複数の通気口を有するフレーム部材
１２ａに多孔状の板部材１２ｂを取着して構成されてい
る。

【００１３】また、ドラム１０の後面部材１２の中心部
分には、ドラム軸１４が後方に突出するように取付けら
れており、これは、前記水槽４の後板部６を貫通して取
付けられた鋳造成形品からなる軸受ハウジング１５に軸
受１６を介して回転自在に支承されており、もって、ド
ラム１０が回転自在に設けられている。

【００１４】さらにドラム１０はアウタロータ形でブラ
シレスモータであるモータ１７によりダイレクトに駆動
されるようになっている。すなわち、このモータ１７の
回転軸を構成する前記ドラム軸１４の後端部には永久磁
石を備えたロータ１８が一体回転し得るように取付けら
れ、また前記軸受ハウジング１５にはこのロータ１８の
内方に位置するようにステータコア及びコイルを備えた
ステータ１９が設けられている。従って、ロータ１８が
回転されると、ドラム軸１４を介してドラム１０がダイ
レクトに回転駆動されるものである。

【００１５】さらに水槽４の底部には排水弁モータ２０
（図１参照）によって開・閉される排水弁２１及びフレ
キシブルな排水ホース２２が設けられており、この排水
弁２１の開放により水槽４内の水が排水ホース２２を通
して外部に排水されるようになっている。また、上記外
箱１内の上部には、水槽３内に給水する給水弁２３（図
２には図示せず、図１参照）が設けられており、これは
図示しないフレキシブルホースにより水槽４と接続され
ている。

【００１６】前記前板部２ａの上部には操作パネル部２
４が設けられており、これの前面には後述する表示部４
１が設けられていると共に、裏面には、後述する制御回
路４０やスイッチ入力部４３を備えた制御部２５が設け
られている。また、外箱１の底板部３には、駆動部ケー
ス２６が設けられている。

【００１７】次に、電気的構成について図１を参照して
説明する。この図１において、例えば交流２００Ｖが供
給される交流電源２７の両電源端子は、一方にリアクト
ル２８を介してモータ駆動手段たるモータ駆動回路２９
が接続されている。このモータ駆動回路２９は、電源回
路３０とインバータ主回路３１とから構成されている。
電源回路３０は、整流手段たるダイオードブリッジから
なる整流回路３２と、正半波充電手段たる複数のコンデ
ンサ３３、３３と、負半波充電手段たる複数のコンデン
サ３４、３４とを備えている。

【００１８】上記整流回路３２の一方の入力端子３２ａ
は前記リアクトル２８を介して前記交流電源２７の一方
の電源端子に接続され、他方の入力端子３２ｂは交流電
源２７の他方の電源端子に接続されている。上記コンデ
ンサ３３、３４としては、６８０μＦで２５０Ｖ耐圧の
ものを用いており、その１個当たりの重量はほぼ３２ｇ
である。

【００１９】そして、この整流回路３２の正側出力端子
３２ｃと前記他方の入力端子３２ｂとの間には、正半波
充電用のコンデンサ３３、３３が直列に接続されて、さ
らに上記他方の入力端子３２ｂと負側出力端子３２ｃと
の間には、正半波充電用のコンデンサ３４、３４が直列
に接続されている。この電源回路３０は例えば５６０Ｖ
の直流電圧を出力する。

【００２０】このように構成された電源回路３０の正側
電源ライン３０ａと、負側電源ライン３０ｂとの間に
は、制御回路４０等の直流電源を発生する定電圧回路３
５が接続されている。さらに、この正側電源ライン２９
ａと、負側電源ライン２９ｂとの間には、前記インバー
タ主回路３１が接続されている。このインバータ主回路
３１は、３相ブリッジ接続された例えばＩＧＢＴからな
るスイッチング素子３６ａ〜３６ｆと、これらスイッチ
ング素子３６ａ〜３６ｆにそれぞれ並列接続されたフリ
ーホイールダイオード３７ａ〜３７ｆとから構成されて
いる。

【００２１】そして、上記インバータ主回路３１の出力
端子３８ｕ、３８ｖ、３８ｗは、モータ１７の３相の巻
線１９ｕ、１９ｖ、１９ｗに接続されている。また、イ
ンバータ主回路３１の各スイッチング素子３６ａ〜３６
ｆの制御端子（ゲート）は、例えばフォトカプラからな
る駆動回路３９に接続されている。この駆動回路３９は
ＰＷＭ回路及びマイクロコンピュータを含んで構成され
た制御回路４０からの信号により制御されて上記各スイ
ッチング素子３６ａ〜３６ｆをオンオフ制御するように
なっている。上記スイッチング素子３６ａ〜３６ｆと、
フリーホイールダイオード３７ａ〜３７ｆと、駆動回路
３９とは一つにパッケージ化されている（そのパッケー
ジを図４に符号４５にて示している）。

【００２２】一方、モータ１７のホールＩＣ１７ａ、１
７ｂ、１７ｃから出力された位置センサ信号は、上記制
御回路４０へ与えられるように構成されている。さら
に、制御回路４０は、前記排水弁モータ２０及び水槽４
内へ給水する給水弁２３を通電制御すると共に、各種表
示を行なう表示部４１を制御するように構成されてい
る。また、この制御回路４０には、水槽４内の水位を検
出する水位センサ４２及びスイッチ入力部４３からの入
力が与えられるようになっている。スイッチ入力部４３
は前記制御部２５に設けられており、このスイッチ入力
部４３は、コース選択スイッチや、時間設定スイッチ、
一時停止兼用のスタートスイッチ等を有してなる。これ
らのスイッチ及び前記表示部４１は前記操作パネル部２
４に設けられている。

【００２３】さて、前述したインバータ主回路３１は、
図４に示すように、回路基板４４に実装されており、つ
まり、スイッチング素子３６ａ〜３６ｆとフリーホイー
ルダイオード３７ａ〜３７ｆと駆動回路３９とをパッケ
ージしたパッケージ４５が実装されている。なお、この
回路基板４４には、他の電子部品４６も実装されてい
る。

【００２４】そして、この回路基板４４は、例えば合成
樹脂製の矩形状のケース４７の底壁４７ａ内側に配置さ
れている。そして、このケース４７の底壁４７ａ外側に
は、２対の爪部４８、４９が形成されており、一方の一
対の爪部４８により電源回路３０の正半波充電用のコン
デンサ３３、３３が直列接続された形態で取付けられて
いる。また、他方の一対の爪部４９により負半波充電用
のコンデンサ３４、３４が直列接続された形態で取付け
られている。つまり、コンデンサ３３、３３、３４、３
４は回路基板４４以外の部位に取付けられている。そし
てこれらは回路基板４４と接続されている。このように
ケース４７に上述の電子部品を装着したユニット品５０
は、既述した駆動部ケース２６内に収容配置されてい
る。

【００２５】このように構成した本実施例においては、
制御回路４０は、洗い時には、モータ１７を例えば５０
ｒｐｍで正逆回転させるように制御する。また、脱水時
にはモータ１７を例えば２０００ｒｐｍで一方向回転さ
せるように制御する。そして、この脱水が終了すると、
インバータ主回路３１のスイッチング素子３６ａ〜３６
ｆをオフしてモータ１７を空走させる。

【００２６】この場合、モータが発電機として動作する
ため、大きな誘起電圧が発生する。この誘起電圧は回転
速度に比例するため、２０００ｒｐｍといった回転速度
の場合、誘起電圧としては１０００Ｖ程度にもなる。そ
の誘起電圧は電源回路３０にもかかる。しかるに、上記
実施例によれば、正半波充電手段が２つのコンデンサ３
３、３３から構成され、負半波充電手段が、２つのコン
デンサ３４、３４から構成されているから、個々のコン
デンサ３３、３３、３４、３４の分担電圧が下がる。こ
の結果、各コンデンサ３３、３４としては、耐圧が小さ
なものですむ。ちなみに従来では正半波充電手段、負半
波充電手段が、それぞれ、３９０μＦで５００Ｖ耐圧の
もの（１個当たりの重量ほぼ１２０ｇ、大きさは４０ｍ
ｍ直径×９０ｍｍ長）が使用されていたが、本実施例で
は、既述したように、６８０μＦで２５０Ｖ耐圧のもの
（１個当たりの重量ほぼ３２ｇ、大きさは３５ｍｍ直径
×３５ｍｍ長）を用いている。

【００２７】この結果、本実施例によれば、複数のコン
デンサ３３、３３、３４、３４を合計した重量の方が、
従来の場合よりも軽く、さらにコンパクト化も図り得
る。またコスト的にも本実施例の方が安くなる。また本
実施例によれば、インバータ主回路３１が回路基板４４
に実装され、コンデンサ３３、３３、３４、３４が回路
基板４４以外の部位に取付けられて回路基板４４と接続
されているから、回路基板４４にかかる重量ストレス及
び熱ストレスを軽減できる◎すなわち、仮に、回路基板
４４にモータ駆動手段であるモータ駆動回路２９の全体
が実装されるとなると、回路基板４４に大きな重量スト
レスがかかると共に、温度上昇による熱ストレスもかか
ってしまう。特に、コンデンサ３３、３４は重量軽減で
きるとはいうものの、他の電子部品に比べると重量比率
も高く、また発熱度合いも大きい。しかるに上記実施例
においては、コンデンサ３３、３３、３４、３４を回路
基板４４以外の部位に取付けているから、この問題を解
消できるものである。

【００２８】さらに本実施例によれば、インバータ主回
路３１を実装した回路基板４４を、ケース４７の底壁４
７ａ内側に配置し、コンデンサ３３、３３、３４、３４
を、この底壁４７ａ外側に取付けているから、モータ駆
動回路２９をユニット化でき、構成の簡単化及びコンパ
クト化に寄与できる。さらには、回路基板４４をケース
４７の底壁４７ａ内側に設けるのに対して、コンデンサ
３３、３３、３４、３４をその底壁４７ａ外側に設けて
いるので、このコンデンサ３３、３３、３４、３４を回
路基板４４以外の部位に取付けながらも回路基板４４近
傍に位置させることができ、この結果、コンデンサ３
３、３３、３４、３４と回路基板４４との間の配線５１
の長さを短くでき、不要な電圧降下や温度上昇さらには
電波雑音発生を抑えることができる。すなわち、倍電圧
化用のコンデンサ３３、３３、３４、３４は、インバー
タ制御時にＰＷＭの周波数成分の電流により充放電を繰
り返す。このため、コンデンサ３３、３３、３４、３４
とインバータ主回路３１との配線長さが長いと、不要な
電圧降下や温度上昇さらには電波雑音発生を引き起こす
が、上記実施例ではこれを解決できるものである。

【００２９】なお、上記実施例では、正半波充電手段及
び負半波充電手段を、それぞれ２つのコンデンサから構
成したが、３個以上でも良いが、個数が増えると、全体
の静電容量が小さくなるので１個当たりの静電容量を大
きく必要があり、あまり増やすことは有効ではない。な
お、上記実施例では、交流電源として２００Ｖを例示し
たが、これは１００Ｖでも良い。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、次の効果を得ることができる。請求項１の発明によ
れば、ドラムをモータによりダイレクトに駆動すると共
に、電源回路に正半波充電手段及び負半波充電手段を有
して交流電源電圧を直流倍電圧化する電源回路を備えた
ものにおいて、正半波充電手段及び負半波充電手段のそ
れぞれを、複数のコンデンサを直列接続して構成したか
ら、個々のコンデンサの分担電圧を下げることができ、
この結果、各コンデンサとしては、耐圧が小さなものを
使用することができ、この結果、電源回路ひいてはモー
タ駆動手段のコンパクト化、軽量化及びコストの低廉化
に寄与できる。

【００３１】請求項２の発明によれば、コンデンサを回
路基板以外の部位に取付けているから、回路基板にかか
る重量ストレス及び熱ストレスを軽減できる。請求項３
の発明によれば、インバータ主回路を実装した回路基板
と、コンデンサとをケースに取付けているのでモータ駆
動手段をユニット化でき、構成の簡単化及びコンパクト
化に寄与でき、さらには、回路基板をケース底壁内側に
設けるのに対して、コンデンサをケース底壁外側に設け
ているので、コンデンサと回路基板との間の配線の長さ
を短くでき、不要な電圧降下や温度上昇さらには電波雑
音発生を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電気的構成図

【図２】全体の縦断側面図

【図３】全体の一部破断の背面図

【図４】ユニット品の縦断側面図

【図５】ユニット品の斜視図

【符号の説明】

４は水槽、１０はドラム、１７はモータ、２６は駆動部
ケース、２９はモータ駆動回路（モータ駆動手段）、３
０は電源回路、３１はインバータ主回路、３２は整流回
路（整流手段）、３３はコンデンサ（正半波充電手
段）、３４はコンデンサ（負半波充電手段）、３６ａ〜
３６ｆはスイッチング素子、４０は制御回路、４４は回
路基板、４７はケース、５０はユニット品、５１は配線
を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外箱内に支持された水槽と、 この水槽内にほぼ水平の軸回りに回転可能に設けられ洗
   濯物が収容されるとドラムと、 このドラムをダイレクトに回転駆動するモータと、 このモータを駆動するモータ駆動手段とを備え、 このモータ駆動手段は、整流手段及び正半波充電手段並
   びに負半波充電手段を有して交流電源電圧を直流倍電圧
   化する電源回路と、スイッチング素子を備えこの電源回
   路に接続されて前記モータを駆動するインバータ主回路
   とから構成され、 前記正半波充電手段及び負半波充電手段は、それぞれ
   が、複数のコンデンサを直列接続して構成されているこ
   とを特徴とするドラム式洗濯機。
2. 【請求項２】 インバータ主回路は回路基板に実装さ
   れ、コンデンサは回路基板以外の部位に取付けられて回
   路基板と接続されていることを特徴とする請求項１記載
   のドラム式洗濯機。
3. 【請求項３】 インバータ主回路を実装した回路基板
   は、ケースの底壁内側に配置され、コンデンサは、この
   ケースの底壁外側に取付けられていることを特徴とする
   請求項２記載のドラム式洗濯機。