JPH06238090A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、洗濯機モータの主・補助コイルの
双方通電あるいは単独通電を切替えて速度制御する際、
スイッチング素子に高電圧がかからないようにしてい
る。 【構成】 出力切替手段１８を、進相用コンデンサ１５
の両端を電源１２の両端子に対して接続および切離する
二つのトライアック１４，１７を有すると共に主コイル
と補助コイルとを切り替える二つのトライアック１３，
１６とを有する構成とし、且つ、該出力切替手段１８に
よる切り替え時に進相用コンデンサ１５と洗濯機モータ
５のコイル５ｄ，５ｅとを含む閉回路を電源１２から切
り離して形成するようにトライアック１３，１４，１
６，１７を制御するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単相誘導電動機からな
る洗濯機モータの回転速度制御に改良を施した洗濯機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、洗濯機では、単相誘導電
動機からなる洗濯機モータを備え、洗い時には、この洗
濯機モータを正逆回転させて撹拌体を正逆駆動し、また
脱水時には一方向へ回転させて脱水槽を回転駆動するよ
うにしている。そして、この種洗濯機では、洗濯機モー
タの回転速度を必要に応じて制御するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の場合、洗濯
機モータの回転速度を制御する方式として、交流波形を
位相制御する場合と、チョッパー制御する場合とがあ
る。しかしながら、これらの場合、次の問題があった。

【０００４】位相制御およびチョッパー制御のいずれの
場合も、洗濯機モータに流れる電流波形が歪むため、洗
濯機モータから電磁音が発生し、洗濯機の槽と共鳴し騒
音が大きくなる。また、高調波発生により電波障害が惹
起し、さらに、モータ効率が悪く、モータ温度上昇が大
きくなる。特にチョッパー制御の場合、高い周波数でチ
ョッピングするため、上記騒音発生および電波障害は大
きな問題となっていた。さらにチョッパー制御の場合に
はスイッチング素子およびその制御回路が複雑で高価で
あるという問題もあった。

【０００５】この問題を解決すべく、洗濯機モータの主
コイルおよび補助コイルの双方を通電する場合と、主コ
イルのみを通電する場合と、補助コイルのみを通電する
場合と切り替える出力切替手段を設け、この出力切替手
段によってモータ出力トルクを変え、これにより回転速
度を制御することが考えられており（特願平４−７３６
５７号）、このものでは、位相制御やチョッパー制御の
場合と違って高周波の発生は少なくなる。このものにお
ける出力切替手段の回路構成を図６に示す。

【０００６】洗濯機モータ５０のコイル５０ａ，５０ｂ
および進相用コンデンサ５１に対してスイッチング素子
たるトライアック５２，５３，５４，５５を同図に示す
ように接続している。同図において、洗濯機モータ５０
を一方向に回転させるについて、トライアック５２，５
４オン、トライアック５３，５５オフにすると、コイル
５０ａが主コイルとされ、コイル５０ｂが補助コイルと
されて通電される。この状態で、トライアック５４がオ
フされるとコイル５０ａ（主コイル）通電とされ、トラ
イアック５４でなくトライアック５２がオフされるとコ
イル５０ｂ（補助コイル）通電とされる。

【０００７】ところが、この場合には、主コイルおよび
補助コイルの双方を通電している状態から、主コイルの
みの通電（すなわち補助コイル断電）に切り替えた場合
や、補助コイルのみの通電からモータ断電（すなわち補
助コイル断電）に切り替えた場合、進相用コンデンサ５
１が充電されたままとなっていると、トライアック５２
〜５５に電源電圧の２〜３倍の電圧がかかるため、トラ
イアック５２〜５５としては耐電圧の高いものを使用し
なければならず、そのためコスト高を来す問題があっ
た。

【０００８】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、スイッチング素子を制御して洗濯
機モータの主コイルおよび補助コイルの双方を通電する
場合といずれか一方を通電する場合とを切替えて速度制
御することで高調波発生をなくし得、さらには、上記ス
イッチング素子を耐電圧の大きいものとせずにすみ、コ
ストの低廉化を図れると共に、電源電圧の高い地域にお
いての使用も容易となる洗濯機を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の手段は、単相誘導
電動機からなる洗濯機モータと、この洗濯機モータ用の
進相用コンデンサと、この洗濯機モータの回転速度を検
出する回転速度検出手段と、前記洗濯機モータの主コイ
ルおよび補助コイルの双方を通電する場合といずれか一
方を通電する場合とを切替える出力切替手段と、前記回
転速度検出手段による回転速度検出結果に基づいて前記
出力切替手段による切替を制御して前記洗濯機モータの
回転速度を所定速度に制御する回転速度制御手段とを備
え、前記出力切替手段を、前記進相用コンデンサの両端
を電源の両端子に対して接続および切離する二つのスイ
ッチング素子を有すると共に主コイルと補助コイルとを
切り替える二つのスイッチング素子とを有する構成と
し、且つ、該出力切替手段による切り替え時に前記進相
用コンデンサと前記洗濯機モータの両コイルとを含む閉
回路を電源から切り離して形成するように該出力切替手
段のスイッチング素子を制御する放電制御手段を設けた
ところに特徴を有する（請求項１の発明）。

【００１０】第２の手段は、単相誘導電動機からなる洗
濯機モータと、この洗濯機モータ用の進相用コンデンサ
と、この洗濯機モータの回転速度を検出する回転速度検
出手段と、前記洗濯機モータの主コイルおよび補助コイ
ルの双方を通電する場合といずれか一方を通電する場合
とを切替える出力切替手段と、前記回転速度検出手段に
よる回転速度検出結果に基づいて前記出力切替手段によ
る切替を制御して前記洗濯機モータの回転速度を所定速
度に制御する回転速度制御手段とを備え、前記出力切替
手段を、前記進相用コンデンサの両端を電源の両端子に
対して接続および切離する二つのスイッチング素子を有
すると共に主コイルと補助コイルとを切り替える二つの
スイッチング素子とを有する構成とし、且つ、該出力切
替手段による切替パターンが少なくとも補助コイルが通
電されている状態から少なくとも該補助コイルが断電さ
れる状態へ切り替わるパターンである時に前記進相用コ
ンデンサと前記洗濯機モータの両コイルとを含む閉回路
を電源から切り離して形成するように該出力切替手段の
スイッチング素子を制御する放電制御手段を設けたとこ
ろに特徴を有する（請求項２の発明）。

【００１１】

【作用】第１の手段においては、出力切替手段を、進相
用コンデンサの両端を電源の両端子に対して接続および
切離する二つのスイッチング素子を有すると共に主コイ
ルと補助コイルとを切り替える二つのスイッチング素子
とを有する構成とし、且つ、該出力切替手段による切り
替え時に前記進相用コンデンサと洗濯機モータの両コイ
ルとを含む閉回路を電源から切り離して形成するように
該出力切替手段のスイッチング素子を制御する放電制御
手段を設けたから、この閉回路により進相用コンデンサ
の充電電荷が放電され、この結果、スイッチング素子に
電源電圧以上の高電圧がかかることはない。

【００１２】第２の手段においては、放電制御手段が、
出力切替手段による切替パターンが少なくとも補助コイ
ルが通電されている状態から少なくとも該補助コイルが
断電される状態へ切り替わるパターンである時に、前記
進相用コンデンサと前記洗濯機モータの両コイルとを含
む閉回路を電源から切り離して形成するように該出力切
替手段のスイッチング素子を制御するようになっている
から、進相用コンデンサに充電電荷がたまった状態から
通電状態が切り替わるとき、すなわち、スイッチング素
子に電源電圧以上の電圧がかかることが予測される状況
となったときにのみ、その充電電荷を放電するようにな
り、無駄な放電制御をなくし得て、円滑な回転制御が図
れる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１ないし図
５参照しながら説明する。まず図４には脱水兼用洗濯機
の縦断面構成を示している。外箱１の内部には水受槽２
が設けられ、この水受槽２の内部には洗い槽および脱水
槽を兼用する回転槽３が設けられている。この回転槽３
の内部下部には撹拌体４が設けられている。そして、水
受槽２の外部下部には単相誘導電動機からなる洗濯機モ
ータ５を主とする機構部６が設けられ、さらにこの水受
槽２の底部の排水路には、排水弁７が設けられている。
上記洗濯機モータ５は洗いモータおよび脱水モータを兼
用している。また、外箱１上部のトップカバー８の内部
後部には給水弁９および水位センサ１０が設けられ、そ
して前部内部には制御ユニット１１が設けられている。

【００１４】図１には上記洗濯機モータ５周りの電気回
路を示している。洗濯機モータ５の共通接続端子５ａは
交流電源１２の一方の端子に接続され、洗濯機モータ５
の他の端子５ｂにはトライアック１３の一端が接続さ
れ、今一つの端子５ｃには、トライアック１４を介して
交流電源１２の他方の端子に接続されていると共に進相
用コンデンサ１５を介してトライアック１６の一端が接
続されている。

【００１５】トライアック１３、１６の他端はトライア
ック１７を介して交流電源１２の他方の端子に接続され
ている。

【００１６】しかして、上記トライアック１３，１４，
１６，１７により出力切替手段１８が構成されている。
この出力切替手段１８部分を示した図５から判るよう
に、トライアック１４，１７が進相用コンデンサ１５の
両端を電源１２の両端子に対して接続および切離するス
イッチング素子に相当し、トライアック１３，１６が主
コイルと補助コイルとを切り替えるスイッチング素子に
相当する。

【００１７】洗濯機モータ５には、これの回転速度を検
出する例えばホール素子からなる回転速度検出手段１９
が設けられており、この回転速度検出手段１９による検
出信号は制御回路２０に与えられる。制御回路２０は、
マイクロコンピュータおよびゲート回路並びにＡ／Ｄ変
換器を含んで構成されており、トライアック１４，１７
はこの制御回路２０によりオンオフ制御され、またトラ
イアック１３，１６は、この制御回路２０によりホトカ
プラ２１，２２を介してオンオフ制御するようになって
いる。この制御回路２０は、洗い行程および脱水行程に
おけるモータ制御全般を行なうものであり、特に回転速
度制御手段、放電制御手段として機能するものである。

【００１８】この制御回路２０の制御内容について述べ
る。洗い行程においては、洗濯機モータ５を正逆回転さ
せるもので、次のように制御する。 （Ａ−ａ）トライアック１３，１６，１７オン、トライ
アック１４オフにより洗濯機モータ５に通電して右回転
（正回転）させる。このときコイル５ｅが主コイル、コ
イル５ｄが補助コイルに相当する。 （Ａ−ｂ）トライアック１３，１６オン、トライアック
１４，１７オフにより、進相用コンデンサ１５と前記洗
濯機モータ５のコイル５ｄ，５ｅとを含む閉回路（便宜
上図５に矢印Ａで示している）を電源から切り離して形
成する。これにて、進相用コンデンサ１５を放電させ
る。この時間は放電に十分な時間例えば１００ｍsec に
設定してある。この後、トライアック１３，１４，１
６，１７オフにより洗濯機モータ５を断電する。

【００１９】（Ａ−ｃ）トライアック１３，１４，１６
オン、トライアック１７オフにより洗濯機モータ５に通
電して左回転（逆回転）させる。このときコイル５ｄが
主コイル、コイル５ｅが補助コイルに相当する。 （Ａ−ｄ）この後、トライアック１３，１６オン、トラ
イアック１４，１７オフにより、上述の放電を行なっ
て、進相用コンデンサ１５を放電させる。そして、トラ
イアック１３，１４，１６，１７オフにより洗濯機モー
タ５を断電する。 これらの制御を繰り返し行なってモータを正逆方向に間
欠的に駆動する。この洗い行程おいて、水流「強」
「弱」の切替は、洗濯機モータ５の通電時間および断電
時間を変化させて行なうようにしている。

【００２０】次に脱水行程の場合について述べる。今、
脱水「強」運転が実行される場合について、図２および
図３を参照して述べる。まず、洗濯機モータ５の出力切
替パターンを述べる。 （Ｂ−ａ）起動時から回転速度Ｎ_２（回転速度は回転速
度検出手段１９にて検出する）未満では、トライアック
１３，１６，１７オン、トライアック１４オフとする。
しかして、主・補助双方のコイル通電（以下全通電と称
する）による駆動となる。

【００２１】（Ｂ−ｂ）起動後回転速度Ｎ_２以上となる
とトライアック１３，１６オン、トライアック１４，１
７オフすることにより、進相用コンデンサ１５と前記洗
濯機モータ５のコイル５ｄ，５ｅとを含む閉回路（便宜
上図５に矢印Ａで示している）を電源から切り離して形
成する。これにて進相用コンデンサ１５が放電される。
この場合、例えば４０ｍsec の放電時間を設定してい
る。しかして、この放電を行なってから、トライアック
１３，１７オン、トライアック１４，１６オフとする。
これにて主コイル通電となる。

【００２２】（Ｂ−ｃ）主コイル通電となった後は、回
転速度がＮ_１超〜Ｎ_３未満の間は、主コイル通電を継続
し、Ｎ_１以下となると上述の全通電となって増速し、Ｎ
_１以下とならずにＮ_３となるとトライアック１６，１７
オン、トライアック１３，１４オフとなって補助コイル
通電となり、減速される。この切替においては、進相用
コンデンサ１５には充電はされていないため放電制御は
行なわない。

【００２３】（Ｂ−ｄ）補助コイル通電となった後は、
回転速度がＮ_１超〜Ｎ_３未満の間は、補助コイル通電を
継続し、Ｎ_１以下となるとトライアック１３，１６オ
ン、トライアック１４，１７オフとして、４０ｍsec の
間進相用コンデンサ１５を放電してから、上述の主コイ
ル通電となり、増速する。またＮ_１以下とならずにＮ_３
となると同様に進相用コンデンサ１５を放電してから、
トライアック１３，１４，１６，１７オフとなり、洗濯
機モータ５は断電されて減速される。

【００２４】（Ｂ−ｅ）この断電状態は、回転速度がＮ
_１になるまで継続され、Ｎ_１になると上述の補助コイル
通電となる。従って、このような増速、減速により、図
２に示すように、回転速度Ｎ_１〜Ｎ_３の範囲にあってＮ
_２を基準速度とした回転速度制御が実行される。この制
御は、同図に示すように所定時間ｔａで実行される。

【００２５】この所定時間ｔａ後は、図２に示す所定時
間ｔｂで次の出力切替えを行なうものである。すなわ
ち、 （Ｂ−ｆ）所定時間ｔｂの開始時点では回転速度がＮ_４
になるまでは、トライアック１３，１６，１７オン、ト
ライアック１４オフによる、全通電による駆動となり、
増速される。

【００２６】（Ｂ−ｇ）回転速度がＮ_６となると、トラ
イアック１３，１６オン、トライアック１４，１７オフ
して、４０ｍsec の間進相用コンデンサ１５を放電して
から、トライアック１３，１７オン、トライアック１
４，１６オフとして主コイル通電による駆動となる。

【００２７】（Ｂ−ｈ）主コイル通電となった後は、回
転速度がＮ_４超〜Ｎ_６未満の間は、主コイル通電を継続
し、Ｎ_４以下となると上述の全通電となり増速する。Ｎ
_４以下とならずにＮ_６となると、トライアック１６，１
７オン、トライアック１３，１４オフとなり、補助コイ
ル通電となり減速される。この場合も補助コイル断電が
ないから、放電制御は行なわない。

【００２８】（Ｂ−ｉ）補助コイル通電となった後は、
回転速度がＮ_４超〜Ｎ_６未満の間は、この補助コイル通
電を継続し、Ｎ_４以下となるとトライアック１３，１６
オン、トライアック１４，１７オフして上述の放電制御
を行なってから、上述の主コイル通電となる。Ｎ_４以下
とならずにＮ_６となると、同様に放電制御してから、ト
ライアック１３，１４，１６，１７をオフして洗濯機モ
ータ５を断電する。これにて減速される。

【００２９】（Ｂ−ｊ）この断電状態は、回転速度がＮ
_４になるまで継続され、Ｎ_４になると上述の補助コイル
通電となる。したがって、このような増速、減速によ
り、回転速度Ｎ４〜Ｎ６の範囲にあってＮ５を基準速度
とした回転速度制御が実行される。

【００３０】この所定時間ｔｂを超えると、トライアッ
ク１３、１６、１７オン、トライアック１４オフによる
全通電とし、この場合、最終速度Ｎｘで回転する。

【００３１】しかして、上述の洗濯機モータ５の回転速
度の増減は、モータ出力トルクと脱水時における負荷変
動（衣類における水分含有量の減少）とで変化するもの
で、この脱水時においては、図３に示すように、負荷は
Ｌ_１からＬ_２へと減少して行く。

【００３２】ここで、上述した放電制御が実行されるパ
ターンは、下記表に示すようになっている。

【００３３】

【表１】 この表からも判るように、出力切替手段１８による切替
パターンが少なくとも補助コイルが通電されている状態
（全通電状態、補助コイル通電状態がこれに相当する）
から少なくとも該補助コイルが断電される状態（主コイ
ル通電状態、断電状態がこれに相当する）へ切り替わる
パターンとなっている。

【００３４】なお、脱水「中」運転の場合には、時間ｔ
ａで回転速度Ｎ_２を保つ制御が実行された後は、回転速
度Ｎ_５を保つ制御を脱水終了まで継続して実行すること
になる。また、脱水「弱」運転の場合には、回転速度Ｎ
_２を保つ制御が脱水終了まで継続して実行されることに
なる。

【００３５】このような本実施例によれば、洗濯機モー
タ５の回転速度を検出し、これに基づき、洗濯機モータ
５を全通電する場合と、主コイルおよび補助コイルのい
ずれか一方を通電する場合とを切替え制御することによ
り回転速度制御するから、位相制御やチョッパー制御の
場合と違って電流歪みの発生が少なくなる。この結果、
電磁音発生および電波障害の発生をなくすことできる。
しかも、回路構成も比較的簡単で済むので、コストの低
廉化にも寄与できる。

【００３６】さらに、本実施例によれば、出力切替手段
１８を、進相用コンデンサ１５の両端を電源１２の両端
子に対して接続および切離する二つのトライアック１
４，１７を有すると共に主コイルと補助コイルとを切り
替える二つのトライアック１３，１６とを有する構成と
し、且つ、該出力切替手段１５による切り替え時に前記
進相用コンデンサ１５と洗濯機モータ５のコイル５ｄ，
５ｅとを含む閉回路を電源１２から切り離して形成する
ようにトライアック１３，１４，１６，１７を制御する
ようにしたから、この閉回路により進相用コンデンサ１
５の充電電荷が放電され、この結果、トライアック１
３，１４，１６，１７に電源電圧以上の高電圧がかかる
ことはない。これによって、トライアック１３，１４，
１６，１７を耐電圧の大きいものとせずにすみ、コスト
の低廉化を図ることができると共に、電源電圧の高い地
域においての使用も容易となる。

【００３７】特に上記トライアック１４，１７は洗濯機
モータ５の回転方向を切り替えるスイッチング素子を兼
用しているから、回転方向切替用のスイッチング素子を
必要とせず、これによって回路構成を簡素化できる。

【００３８】特に本実施例によれば、上述した放電制御
が実行されるタイミングを、前記表に示したように、出
力切替手段１８による切替パターンが少なくとも補助コ
イルが通電されている状態（全通電状態、補助コイル通
電状態がこれに相当する）から少なくとも該補助コイル
が断電される状態（主コイル通電状態、断電状態がこれ
に相当する）へ切り替わるパターンである時としたか
ら、進相用コンデンサ１５に充電電荷がたまった状態か
ら通電状態が切り替わるとき、すなわち、トライアック
１３，１４，１６，１７に電源電圧以上の電圧がかかる
ことが予測される状況となったときのみに、その充電電
荷を放電するようにでき、この結果、無駄な放電制御を
なくし得て、円滑な回転制御を図ることができる。

【００３９】

【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、出力切替手段による切り替え時に進相用コンデン
サの充電電荷を放電できて、スイッチング素子に電源電
圧以上の高電圧がかかることを防止でき、スイッチング
素子を耐電圧の大きいものとせずにすみ、コストの低廉
化を図ることができると共に、電源電圧の高い地域にお
いての使用も容易となるといった優れた効果を奏する。

【００４０】請求項２の発明によれば、上記効果を得る
ことができるのに加え、スイッチング素子に電源電圧以
上の電圧がかかることが予測される状況となったときの
みに、その充電電荷を放電するようにでき、この結果、
無駄な放電制御をなくし得て、円滑な回転制御を図るこ
とができるといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電気回路図

【図２】回転速度変化を示す図

【図３】トルクおよび負荷並びに回転速度の関係を示す
図

【図４】洗濯機の縦断面図

【図５】出力切替手段部分の回路構成を示す図

【図６】従来例を示す図５相当図

【符号の説明】

５は洗濯機モータ、１３，１４はトライアック（スイッ
チング素子）、１５は進相用コンデンサ、１６、１７は
トライアック（スイッチング素子）、１８は出力切替手
段、１９は回転速度検出手段、２０は制御手段（回転速
度制御手段、放電制御手段）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 高行 名古屋市西区葭原町４丁目21番地 株式会 社東芝名古屋工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単相誘導電動機からなる洗濯機モータ
   と、この洗濯機モータ用の進相用コンデンサと、この洗
   濯機モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記洗濯機モータの主コイルおよび補助コイルの双方を
   通電する場合といずれか一方を通電する場合とを切替え
   る出力切替手段と、前記回転速度検出手段による回転速
   度検出結果に基づいて前記出力切替手段による切替を制
   御して前記洗濯機モータの回転速度を所定速度に制御す
   る回転速度制御手段とを備え、前記出力切替手段を、前
   記進相用コンデンサの両端を電源の両端子に対して接続
   および切離する二つのスイッチング素子を有すると共に
   主コイルと補助コイルとを切り替える二つのスイッチン
   グ素子とを有する構成とし、且つ、該出力切替手段によ
   る切り替え時に前記進相用コンデンサと前記洗濯機モー
   タの両コイルとを含む閉回路を電源から切り離して形成
   するように該出力切替手段のスイッチング素子を制御す
   る放電制御手段を設けたことを特徴とする洗濯機。
2. 【請求項２】 単相誘導電動機からなる洗濯機モータ
   と、この洗濯機モータ用の進相用コンデンサと、この洗
   濯機モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記洗濯機モータの主コイルおよび補助コイルの双方を
   通電する場合といずれか一方を通電する場合とを切替え
   る出力切替手段と、前記回転速度検出手段による回転速
   度検出結果に基づいて前記出力切替手段による切替を制
   御して前記洗濯機モータの回転速度を所定速度に制御す
   る回転速度制御手段とを備え、前記出力切替手段を、前
   記進相用コンデンサの両端を電源の両端子に対して接続
   および切離する二つのスイッチング素子を有すると共に
   主コイルと補助コイルとを切り替える二つのスイッチン
   グ素子とを有する構成とし、且つ、該出力切替手段によ
   る切替パターンが少なくとも補助コイルが通電されてい
   る状態から少なくとも該補助コイルが断電される状態へ
   切り替わるパターンである時に前記進相用コンデンサと
   前記洗濯機モータの両コイルとを含む閉回路を電源から
   切り離して形成するように該出力切替手段のスイッチン
   グ素子を制御する放電制御手段を設けたことを特徴とす
   る洗濯機。