特許 6173716 衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6173716

(24)【登録日】2017年7月14日

(45)【発行日】2017年8月2日

(54)【発明の名称】衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置

(51)【国際特許分類】

   D06F 58/28 20060101AFI20170724BHJP

   D06F 58/02 20060101ALI20170724BHJP

   F25B 29/00 20060101ALI20170724BHJP

【ＦＩ】

   D06F58/28 A

   D06F58/02 F

   F25B29/00 391

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-35735(P2013-35735)

(22)【出願日】2013年2月26日

(65)【公開番号】特開2014-161539(P2014-161539A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2016年1月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】503376518

【氏名又は名称】東芝ライフスタイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井澤 浩一

【審査官】 遠藤 邦喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３３６９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６１２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４８６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５９３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０３７０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０９７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２４８３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３８４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０８３１７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０２−１１１２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５７２１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｄ０６Ｆ ５８／２８

Ｄ０６Ｆ ５８／０２

Ｆ２５Ｂ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒートポンプ式の乾燥機能を有する衣類乾燥機に設けられるヒートポンプを構成するコンプレッサを駆動するコンプレッサ駆動装置であって、
前記コンプレッサの駆動源であり、主巻線および補助巻線を備えた単相誘導モータと、
直流電圧を複数相の交流電圧に変換して出力するものであり、その複数相の出力を前記主巻線および前記補助巻線の各端子に供給することにより前記単相誘導モータを駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路の動作を制御することにより、前記単相誘導モータの駆動を可変速制御する駆動制御回路と、
を備え、
前記駆動制御回路は、
前記モータの回転速度に応じて、前記インバータ回路の複数相の出力の波形パターンを切り替え、
前記モータの駆動周波数が比較的低い低速領域であるときには前記波形パターンを、前記主巻線の端子間および前記補助巻線の端子間に２相の交流電圧が印加される波形パターンである第１パターンに設定し、
前記モータの駆動周波数が比較的高い高速領域であるときには前記波形パターンを、前記主巻線の端子間に単相の交流電圧が印加される波形パターンである第２パターンに設定し、
前記インバータ回路は、第１の相、第２の相および第３の相からなる３相構成であり、
前記第１の相の出力は、前記主巻線および前記補助巻線の共通接続された各他方の端子に供給され、
前記第２の相の出力は、前記主巻線の一方の端子に供給され、
前記第３の相の出力は、前記補助巻線の一方の端子に供給され、
前記波形パターンが前記第２パターンに設定されると、
前記第１の相および第２の相から、前記直流電圧と同等のｐ−ｐ値であり、且つ互いに逆位相の正弦波状の電圧が出力されるとともに、前記第３の相の出力が開放状態となることを特徴とする衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置。

【請求項2】

ヒートポンプ式の乾燥機能を有する衣類乾燥機に設けられるヒートポンプを構成するコンプレッサを駆動するコンプレッサ駆動装置であって、
前記コンプレッサの駆動源であり、主巻線および補助巻線を備えた単相誘導モータと、
直流電圧を複数相の交流電圧に変換して出力するものであり、その複数相の出力を前記主巻線および前記補助巻線の各端子に供給することにより前記単相誘導モータを駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路の動作を制御することにより、前記単相誘導モータの駆動を可変速制御する駆動制御回路と、
を備え、
前記駆動制御回路は、
前記モータの回転速度に応じて、前記インバータ回路の複数相の出力の波形パターンを切り替え、
前記モータの駆動周波数が比較的低い低速領域であるときには前記波形パターンを、前記主巻線の端子間および前記補助巻線の端子間に２相の交流電圧が印加される波形パターンである第１パターンに設定し、
前記モータの駆動周波数が比較的高い高速領域であるときには前記波形パターンを、前記主巻線の端子間に単相の交流電圧が印加される波形パターンである第２パターンに設定し、
前記インバータ回路は、第１の相、第２の相および第３の相からなる３相構成であり、
前記第１の相の出力は、前記主巻線および前記補助巻線の共通接続された各他方の端子に供給され、
前記第２の相の出力は、前記主巻線の一方の端子に供給され、
前記第３の相の出力は、前記補助巻線の一方の端子に供給され、
前記波形パターンが前記第２パターンに設定されると、
前記第１の相から前記直流電圧と同等のｐ−ｐ値の方形波状の電圧が出力され、前記第２の相から、前記直流電圧の２倍程度のｐ−ｐ値を持つ正弦波状の電圧の負側部分を最大値分だけ正方向にシフトさせた波形の電圧が出力されるとともに、前記第３の相の出力が開放状態となることを特徴とする衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置において、
前記駆動制御回路は、前記モータの起動時、前記波形パターンを前記第１パターンに設定することを特徴とする衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置において、
前記駆動制御回路は、前記主巻線に流れる電流が所定電流未満であるときに、前記波形パターンの切り替えを行うことを特徴とする衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置において、
前記駆動制御回路は、前記主巻線に流れる電流がゼロであるときに、前記波形パターンの切り替えを行うことを特徴とする衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ヒートポンプ式の乾燥機能を備えた衣類乾燥機において、ヒートポンプ（冷凍サイクル）を構成するコンプレッサの運転効率を高めることは、乾燥性能の向上やエネルギー消費量の低減（省エネ化）に繋がるため、非常に重要である。そのため、コンプレッサの駆動源となるモータとして、効率の良いＤＣブラシレスモータを用いる構成が広く普及している。しかし、ＤＣブラシレスモータが高価であるため、コンプレッサひいては衣類乾燥機の製造コストが高くなるという問題があった。

【0003】

一方、従来から、低価格のＡＣモータ（単相誘導モータ）によりコンプレッサを駆動する構成が知られている。このような構成によれば、製造コストを安くすることができる。ところが、ＡＣモータは、商用電源の周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に同期した回転速度で運転されるため、コンプレッサを制御して乾燥性能の向上や省エネ化を図ることが困難であった。

【0004】

このような事情から、ＤＣブラシレスモータを駆動するためのインバータ装置により、主巻線および補助巻線を備えた単相誘導モータを駆動することが考案されている。このような構成によれば、インバータ装置の出力によって主巻線および補助巻線に対して２相の交流電圧が印加されるため、単相誘導モータを安定して起動することができる。しかし、インバータ装置に供給される直流電圧（主回路電圧）による制約から、主巻線および補助巻線に印加される電圧を十分に高めることが難しい。そのため、単相誘導モータから十分なトルクが得られず、コンプレッサの運転周波数を高く設定することができない場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−５７２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、製造コストを安くすることができるとともに、コンプレッサの安定した起動の実現および高速運転を可能とする衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態の衣類乾燥機のコンプレッサ駆動装置は、ヒートポンプ式の乾燥機能を有する衣類乾燥機に設けられるヒートポンプを構成するコンプレッサを駆動する。コンプレッサ駆動装置は、単相誘導モータ、インバータ回路および駆動制御回路を備える。単相誘導モータは、コンプレッサの駆動源であり、主巻線および補助巻線を備える。インバータ回路は、直流電圧を複数相の交流電圧に変換して出力するものであり、その複数相の出力を主巻線および補助巻線の各端子に供給することにより単相誘導モータを駆動する。駆動制御回路は、インバータ回路の動作を制御することにより、モータの駆動を可変速制御する。また、駆動制御回路は、モータの回転速度に応じて、インバータ回路の複数相の出力の波形パターンを切り替え、モータの駆動周波数が比較的低い低速領域であるときには波形パターンを主巻線の端子間および補助巻線の端子間に２相の交流電圧が印加される波形パターンである第１パターンに設定し、モータの駆動周波数が比較的高い高速領域であるときには波形パターンを主巻線の端子間に単相の交流電圧が印加される波形パターンである第２パターンに設定する。インバータ回路は、第１の相、第２の相および第３の相からなる３相構成であり、第１の相の出力は主巻線および補助巻線の共通接続された各他方の端子に供給され、第２の相の出力は主巻線の一方の端子に供給され、第３の相の出力は補助巻線の一方の端子に供給される。波形パターンが第２パターンに設定されると、第１の相および第２の相から直流電圧と同等のｐ−ｐ値であり且つ互いに逆位相の正弦波状の電圧が出力されるとともに第３の相の出力が開放状態となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態を示すもので、洗濯乾燥機の概略縦断側面図

【図2】洗濯乾燥機の概略縦断背面図

【図3】乾燥装置の概略構成図

【図4】機能的構成のブロック図

【図5】コンプレッサ駆動装置の電気的構成図

【図6】低速領域でのインバータ回路の各相出力の電圧波形を示す図（その１）

【図7】低速領域でのインバータ回路の各相出力の電圧波形を示す図（その２）

【図8】高速領域でのインバータ回路の各相出力の電圧波形を示す図

【図9】モータの巻線に印加される電圧の実効値および駆動周波数の関係を示す図

【図10】モータの回転速度および出力トルクの関係を示す図

【図11】従来技術を示す図１０相当図

【図12】第２の実施形態を示す図８相当図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。
図１に示すように、洗濯乾燥機１（衣類乾燥機に相当）は、外箱２、水槽３、回転槽４、モータ５および扉６を備えている。なお、本実施形態において、外箱２に対して扉６側を洗濯乾燥機１の前側とする。洗濯乾燥機１は、洗濯機能およびヒートポンプ方式の乾燥機能を有している。洗濯乾燥機１は、回転槽４の回転軸が設置面に対して水平または若干傾斜したいわゆるドラム式洗濯乾燥機である。

【0010】

本実施形態において、洗濯乾燥機１は、主要行程として、衣類を洗剤洗いする洗い行程と、洗剤洗いされた衣類をすすぎ洗いするすすぎ行程と、洗濯行程後の濡れた衣類を脱水する脱水行程と、脱水行程後の衣類を乾燥させる乾燥行程とを備えている。洗濯乾燥機１では、各行程を単独で実行することも可能であるが、各行程を一連で実行することも可能である。使用者は、洗濯運転、乾燥運転、および洗濯乾燥運転の中から任意の運転を選択することができる。

【0011】

外箱２は、鋼板などによってほぼ矩形の箱状に形成されている。水槽３は、外箱２の内部に収容され、外槽として機能する。回転槽４は、水槽３の内部に収容され、内槽として機能する。水槽３および回転槽４は、衣類を収容する乾燥室として機能するとともに洗濯槽を兼用する。すなわち、洗濯槽兼乾燥室を構成する水槽３および回転槽４は、洗濯行程の際には洗濯槽として機能し、乾燥行程の際には乾燥室として機能する。

【0012】

水槽３および回転槽４は、いずれも円筒状に形成されている。水槽３は、円筒状の一方の端部に開口部７が形成され、他方の端部に水槽端板８が設けられている。開口部７は、傾斜した水槽３において水槽端板８よりも上側に位置している。同様に、回転槽４は、円筒状の一方の端部に開口部９が形成され、他方の端部に回転槽端板１０が設けられている。開口部９は、傾斜した回転槽４において回転槽端板１０よりも上側に位置している。回転槽４の開口部９は、水槽３の開口部７に周囲を覆われている。

【0013】

水槽３は、排気口１１および給気口１２を有している。排気口１１は、水槽３の筒状部分を構成する周壁にあって上部前寄り部分に設けられている。給気口１２は、水槽端板８にあって、水槽端板８の中心よりやや上寄り部分に設けられている。排気口１１および給気口１２は、水槽３の内部と外部とを連通している。

【0014】

また、水槽３は、重力方向の下方に位置する底部の後端側に排水部１３を有している。排水部１３は、排気口１１および給気口１２の下方に位置している。排水部１３は、排水口１４、排水弁１５および排水ホース１６から構成されている。排水弁１５が開放されることにより、水槽３内の水は、排水口１４から排水弁１５および排水ホース１６を経由して洗濯乾燥機１の外部へ排出される。

【0015】

回転槽４は、複数の孔１７および複数の連通口１８を有している。孔１７および連通口１８は、回転槽４の内部と外部とを連通している。孔１７は、回転槽４の円筒状の筒状部分を構成する周壁の全域に形成されている。連通口１８は、回転槽端板１０の全域に形成されている。孔１７および連通口１８は、洗濯行程および脱水行程において主に水が出入りする通水孔として機能し、乾燥行程において空気が出入りする通風孔として機能する。なお、図１では、簡単のため複数の孔１７および連通口１８のうち一部のみを示している。また、詳細は図示しないが、回転槽４には、筒状部分の内側に複数のバッフルが設けられている。バッフルは、回転槽４の内側に収容された洗濯物を撹拌する。

【0016】

モータ５は、水槽３の外側にあって水槽端板８に設けられている。モータ５は、例えばアウターロータ型のＤＣブラシレスモータである。モータ５の軸部１９は、水槽端板８を貫いて水槽３の内側へ突出し、回転槽端板１０の中心部に固定されている。これにより、モータ５は、水槽３に対して回転槽４を相対的に回転させる。この場合、軸部１９、回転槽４の回転軸、および水槽３の中心軸は、それぞれ一致している。

【0017】

扉６は、図示しないヒンジを介して外箱２の外面側に設けられている。扉６は、ヒンジを支点に回動し、外箱２の前面に形成された図示しない開口部を開閉する。外箱２に形成された開口部は、ベローズ２０によって、水槽３の開口部７に接続されている。衣類などの洗濯物は、扉６を開放した状態で、開口部７、９を通して回転槽４内に出し入れされる。外箱２の前面上部には操作パネル２１が設けられており、これは図４に示す表示部２１ａおよび操作部２１ｂを有する。

【0018】

洗濯乾燥機１は、図４に示す制御装置２２や表示部２１ａ、操作部２１ｂおよび図２に示す給水装置２３を備えている。制御装置２２は、詳細は図示しないが、マイクロコンピュータなどから構成されており、洗濯乾燥機１の作動全般を制御する。表示部２１ａおよび操作部２１ｂは、図４に示すように、制御装置２２に接続されている。表示部２１ａは、液晶表示パネルなどから構成され、各種設定事項、運転内容などを表示する。操作部２１ｂは、各種キーから構成されている。使用者は、操作部２１ｂを操作することによって運転コースの選択など各種設定を行う。

【0019】

給水装置２３は、図２に示すように、給水ケース２４、給水弁２５および給水ホース２６などから構成されている。給水弁２５は、制御装置２２に接続され、制御装置２２の制御を受けて開閉駆動される。給水ホース２６は、一端が給水弁２５に接続され、他端が水道などの外部の水源に接続されている。制御装置２２は、給水弁２５を開閉駆動することにより、水源からの水を、給水ホース２６、給水弁２５および給水ケース２４を介して水槽３内へ供給する。

【0020】

洗濯乾燥機１は、図３にも示すように循環風路２７を備えている。循環風路２７は、水槽３の外側において、排気口１１と給気口１２とを繋いでいる。具体的には、循環風路２７は、排気ダクト２８、フィルタ装置２９、接続ダクト３０、熱交換部３１および給気ダクト３２から構成されている。

【0021】

排気ダクト２８は、図１にも示すように、水槽３の排気口１１とフィルタ装置２９とを接続している。排気ダクト２８は、例えば蛇腹状のホースで構成されている。フィルタ装置２９は、外箱２の内側上部にあって、水槽３および回転槽４の上方に設けられている。フィルタ装置２９内には、フィルタ３３が設けられている。排気口１１から排気された空気は、フィルタ装置２９のフィルタ３３を通過する際に、リントなどの異物が取り除かれる。

【0022】

フィルタ装置２９は、接続ダクト３０を介して熱交換部３１の上流側に接続されている。熱交換部３１は、外箱２の内側下部にあって、フィルタ装置２９、水槽３および回転槽４の下方に設けられている。熱交換部３１は、内部を通過する空気を除湿および加熱することで乾燥した温風を生成する。熱交換部３１内には、蒸発器３４および凝縮器３５が設けられている。蒸発器３４は、乾燥運転時における熱交換部３１内の空気の流れに対して、凝縮器３５よりも上流側に設けられている。蒸発器３４および凝縮器３５は、熱交換部３１の外側に設けられた圧縮機３６および減圧装置３７とともに、ヒートポンプユニット３８を構成する。熱交換部３１内を通る空気は、蒸発器３４によって冷却され、これにより除湿される。蒸発器３４によって除湿された空気は、その後、凝縮器３５によって加熱されて温風になる。

【0023】

ヒートポンプユニット３８（ヒートポンプに相当）は、圧縮機３６（コンプレッサに相当）を基準とした冷媒の流れ方向に対して順に凝縮器３５、減圧装置３７および蒸発器３４を接続して構成されている。蒸発器３４および凝縮器３５は、例えば微小な間隔で設けられた多数のフィンを有する管で構成されており、この管の内部に冷媒を流すことで、フィン間を通る空気と冷媒との熱交換を行う。蒸発器３４および凝縮器３５は、熱交換器として機能する。

【0024】

圧縮機３６は、圧送により冷媒を凝縮器３５へ供給する。圧縮機３６は、制御装置２２に接続され、制御装置２２の制御により駆動される。圧縮機３６の駆動源となるモータ３９（図５参照）は、単相誘導モータにより構成されている。従って、圧縮機３６は、いわゆるＡＣコンプレッサからなるものである。圧縮機３６は、インバータ制御により、その回転速度（モータの駆動周波数）を変更可能に構成されている（可変速運転）。制御装置２２は、圧縮機３６の回転速度を変更することで、圧縮機３６から吐出される冷媒の供給圧力を変化させ、これにより凝縮器３５の加熱能力および蒸発器３４の冷却能力を変化させる。減圧装置３７は、凝縮器３５から出た高圧で液状の冷媒を、減圧して低圧の気液混合状態にする。減圧装置３７は、例えば制御装置２２の制御を受けて絞り開度が調整可能ないわゆる電動膨張弁などで構成されている。

【0025】

熱交換部３１の下流側は、給気ダクト３２を介して水槽３の給気口１２に接続されている。熱交換部３１と給気ダクト３２との接続部分には、送風機４０が設けられている。送風機４０は、ヒートポンプユニット３８とで乾燥手段に相当する乾燥装置４１を構成している。送風機４０は例えばターボファンなどで構成されている。送風機４０は、制御装置２２の制御によって回転数が変更可能に構成されている。送風機４０は、熱交換部３１内の空気を吸い込み、給気ダクト３２側へ吐出する。これにより、図１〜図３の矢印で示すように、水槽３および循環風路２７を循環する空気の流れが生じる。この場合、循環風路２７内の空気の流れについて見ると、排気口１１が最上流側となり、給気口１２が最下流側となる。

【0026】

この構成において、乾燥運転のために圧縮機３６および送風機４０を駆動させると、熱交換部３１内で除湿および加熱された温風は、送風機４０の送風作用により、給気ダクト３２を介して給気口１２から水槽３内へ供給される。その後、温風は、主に連通口１８から回転槽４内へ入り、回転槽４内の洗濯物から湿気を奪った後、主に孔１７から回転槽４の外側へ出る。そして、湿気を含んだ空気は、排気口１１から循環風路２７に吸い込まれる。循環風路２７に吸い込まれた空気は、まず排気ダクト２８およびフィルタ装置２９を通過する。このとき、衣類から出て空気中に含まれるリントは、フィルタ装置２９内に設けられたフィルタ３３によって捕集される。その後、接続ダクト３０を介して熱交換部３１へ流れる。このように、乾燥行程は、ヒートポンプユニット３８および送風機４０からなる乾燥装置４１が作動することによって、水槽３と循環風路２７との間で空気を循環させ、その空気を循環風路２７内で除湿および加熱することにより行われる。

【0027】

図４に示すように、制御装置２２には、モータ５に流れる電流を検出する電流センサ４２、モータ５の回転速度を検出するモータ回転センサ４３および水槽３内の水位を検出する水位センサ４４が接続され、それらの検出信号が入力される。また、制御装置２２には、モータ５、圧縮機３６および送風機４０の回転速度に係るデータテーブルなどが記憶された不揮発性記憶手段（ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなど）が設けられている。制御装置２２は、入力された各種の検出信号、予め記憶されている制御プログラム、上記データテーブルなどに基づいて、各種の制御を実行する。

【0028】

圧縮機３６のモータ３９をインバータ制御するインバータ装置としては、例えば特開２０１０−５７２１６号公報に記載されているような構成を用いることが好ましい。以下、モータ３９を駆動するインバータ装置５１について、図５を参照して説明する。なお、前述した図４においては、インバータ装置５１の図示は省略している。また、本実施形態では、モータ３９およびインバータ装置５１により、圧縮機３６を駆動するコンプレッサ駆動装置５２が構成される。

【0029】

図５に示すように、直流電源５３は、商用電源（ＡＣ１００Ｖ ５０／６０Ｈｚ）である交流電源５４から与えられる交流電力を直流電力に変換する。直流電源５３は、リアクトル（図示略）、ダイオードをブリッジ状に接続してなる整流回路５５および平滑用のコンデンサ５６を備えている。直流電源５３には、電流検出回路５７を負側に介して、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの６個のスイッチング素子を３相ブリッジ接続した３アームの（３相の）インバータ回路５８が接続されている。

【0030】

インバータ回路５８は、直流電源５３から与えられる直流電圧を３相の交流電圧に変換して出力する。電流検出回路５７は、１つまたは複数のシャント抵抗を備えた構成を採用することができる。すなわち、電流検出回路５７としては、３つのアームに流れる電流を個別に検出する構成でもよいし、任意の２つのアームに流れる電流を個別に検出する構成でもよいし、３つのアームに流れる電流を合わせて検出する構成（ワンシャント電流検出）でもよい。

【0031】

モータ３９は、補助巻線にコンデンサが配置された単相交流電源によって動作する通常のコンデンサラン型の単相誘導モータから、コンデンサを排除した構成となっている。従って、モータ３９の主巻線５９ｍおよび補助巻線５９ａは、巻数や線径が異なる、いわゆる不平衡の状態である。主巻線５９ｍおよび補助巻線５９ａの各一方の端子は、それぞれモータ３９の主巻線端子Ｍおよび補助巻線端子Ａとなっている。主巻線５９ｍおよび補助巻線５９ａは、直列接続されており、それらの相互接続ノード（中性点）、つまり主巻線５９ｍおよび補助巻線５９ａの各他方の端子はモータ３９の共通端子Ｃとなっている。

【0032】

インバータ回路５８の３相の出力端子のうち、Ｕ相の出力端子Ｕはモータ３９の端子Ｃに、Ｖ相の出力端子Ｖはモータ３９の端子Ｍに、Ｗ相の出力端子Ｗはモータ３９の端子Ａに接続されている。なお、本実施形態では、インバータ回路５８の各相のうち、Ｕ相が第１の相に相当し、Ｖ相が第２の相に相当し、Ｗ相が第３の相に相当する。

【0033】

インバータ制御回路６０（駆動制御回路に相当）は、電流検出回路５７から与えられる検出信号に基づいて、インバータ回路５８の各アームに流れる電流（各相電流）を検出する。インバータ制御回路６０は、各相電流の検出結果、制御装置２２から与えられる回転速度指令などに基づいて、モータ３９への印加電圧を指令するためのパルス幅変調された駆動信号（ＰＷＭ信号）を生成する。なお、上記駆動信号の生成は、都度演算または予めメモリなどに記憶されたデータを利用して行われる。生成された駆動信号は、駆動回路６１を介してインバータ回路５８の各スイッチング素子のゲートに与えられる。

【0034】

このような構成により、モータ３９の端子Ｍ、ＡおよびＣに、インバータ回路５８の各相の出力電圧が供給され、モータ３９が駆動される。また、上記構成において、インバータ制御回路６０は、モータ３９（圧縮機３６）の回転速度（回転数）に応じて、インバータ回路５８の各相出力の電圧波形を切り替えるようになっている。ただし、本実施形態では、モータ３９の回転速度が駆動周波数に追従して変化する点を考慮し、インバータ制御回路６０は、モータ３９の回転速度に代えて駆動周波数を用いて、上記電圧波形の切り替えを行う。

【0035】

具体的には、インバータ制御回路６０は、各相出力の電圧波形を、駆動周波数が比較的低い低速領域では第１パターンに設定し、駆動周波数が比較的高い高速領域では第２パターンに設定する。本実施形態では、モータ３９の駆動周波数として、４つの設定値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４（ただし、Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３＜Ｆ４）が設けられている（図９〜図１１参照）。上記した低速領域とは、モータ３９の起動時（駆動周波数がゼロのとき）から駆動周波数が設定値Ｆ２以下のときである。また、高速領域とは、駆動周波数が設定値Ｆ３以上のときである。

【0036】

続いて、インバータ回路５８の各相出力の電圧波形およびモータ３９への印加電圧の波形の各種パターンについて図６〜図８を参照しながら説明する。なお、図６〜図８に示す各波形は、インバータ回路５８に与えられる直流電圧のピーク値（主回路電圧）を「１」として正規化されている。また、図６〜図８に示す各相出力の電圧波形は、実際にはＰＷＭ制御されたパルス状の波形（方形波）であるが、連続的な（アナログ的な）波形として表現している。

【0037】

モータ３９の駆動周波数が低速領域であるときには、インバータ回路５８の各相の端子Ｕ〜Ｗから、図６または図７に示すような波形（第１パターン）の電圧が出力される。なお、インバータ回路５８におけるスイッチング動作によって、図６、図７および後述する図８などに示すような波形を生成する手法は、周知であるため、ここではその説明を省略する。また、図６〜図８では、Ｕ相出力を実線、Ｖ相出力を一点鎖線、Ｗ相出力を幅広の破線、主巻線５９ｍへの印加電圧を二点鎖線、補助巻線５９ａへの印加電圧を幅狭の破線で示している。

【0038】

図６の場合、モータ３９の端子Ｍおよび端子Ｃの間（主巻線５９ｍの端子間）に、主回路電圧と同等のｐ−ｐ値（正の最大値から負の最大値までの値）の正弦波状の電圧が印加される。また、モータ３９の端子Ａおよび端子Ｃの間（補助巻線５９ａの端子間）に、主巻線５９ｍの端子間に印加される電圧と同様の正弦波状であり、且つ位相が９０度（電気角）異なる電圧が印加される。この場合、モータ３９の主巻線５９ｍおよび補助巻線５９ａの各端子間に印加される電圧の最大値（波高値）は「０．５」であり、実効値は約「０．３５」となる。

【0039】

また、図７の場合、モータ３９の主巻線５９ｍの端子間に、主回路電圧の√２倍のｐ−ｐ値の正弦波状の電圧が印加される。また、モータ３９の補助巻線５９ａの端子間に、主巻線５９ｍの端子間に印加される電圧と同様の正弦波状であり、且つ位相が９０度異なる電圧が印加される。この場合、モータ３９の主巻線５９ｍおよび補助巻線５９ａの各端子間に印加される電圧の最大値は約「０．７」であり、実効値は「０．５」となる。このように、モータ３９の駆動周波数が低速領域であるときには、モータ３９の主巻線５９ｍおよび補助巻線５９ａに対し、２相の交流電圧が印加される。

【0040】

図８は、モータ３９の駆動周波数が高速領域であるときにおける図６相当図である。モータ３９の駆動周波数が高速領域であるときには、インバータ回路５８の各相の端子Ｕ〜Ｗから、図８に示すような波形（第２パターン）の電圧が出力される。すなわち、このとき、端子Ｕおよび端子Ｖから、主回路電圧と同等のｐ−ｐ値であり、且つ互いに逆位相の正弦波状の電圧が出力される。また、端子Ｗは、開放状態（スイッチング素子が上下ともオフした状態）であり、端子Ｗから電圧は出力されない。

【0041】

これにより、モータ３９の主巻線５９ｍの端子間に、主回路電圧の２倍のｐ−ｐ値の正弦波状の電圧が印加される。なお、モータ３９の補助巻線５９ａの端子間には、電圧は印加されない。この場合、モータ３９の主巻線５９ｍの端子間に印加される電圧の最大値（波高値）は「１」であり、実効値は約「０．７」となる。このように、モータ３９の駆動周波数が高速領域であるときには、モータ３９の主巻線５９ｍに対し、単相の交流電圧が印加される。

【0042】

インバータ制御回路６０は、駆動周波数が設定値Ｆ２およびＦ３の間を遷移する際、つまり駆動周波数が設定値Ｆ２より高く且つ設定値Ｆ３未満であるときの任意のタイミングで、上記電圧波形の切り替えを行う。これにより、モータ３９の主巻線５９ｍには、その起動時から駆動周波数が設定値Ｆ２以下に設定されているときに２相の交流電圧（図６または図７参照）が印加され、駆動周波数が設定値Ｆ３以上に設定されているときに単相の交流電圧（図８参照）が印加される。なお、本実施形態では、上記任意のタイミングは、主巻線５９ｍに流れる電流がゼロになるときとしている。主巻線５９ｍに流れる電流は、例えば電流検出回路５７から与えられる検出信号に基づいて求めることができる。

【0043】

従って、モータ３９の主巻線５９ｍに印加される電圧の実効値（コイル電圧とも称す）は、駆動周波数に応じて、図９に示すように推移する。図９では、主回路電圧を二点鎖線で示すとともに、２相および単相を切り替える本実施形態の構成におけるコイル電圧を実線で示している。また、図９では、常に２相の交流電圧が印加される場合のコイル電圧を破線で示すとともに、常に単相の交流電圧が印加される場合のコイル電圧を一点鎖線で示している。

【0044】

以上説明した本実施形態の構成によれば、次のような作用および効果が得られる。
インバータ制御回路６０は、モータ３９の起動時から駆動周波数が設定値Ｆ２以下に設定されているとき（低速領域）には、２相の交流電圧がモータ３９の主巻線５９ｍおよび補助巻線５９ａに印加されるように、インバータ回路５８の各相出力の電圧波形を設定する。これにより、従来技術と同様に、単相誘導モータであるモータ３９を、所望する回転方向へと回転を開始するように、安定して起動することができる。

【0045】

モータ３９が、ある程度の回転速度で回転をしている場合、補助巻線５９ａへの電圧印加を停止しても、その回転を維持することが可能である。そこで、本実施形態では、インバータ制御回路６０は、駆動周波数が設定値Ｆ３以上に設定されているとき（高速領域）には、単相の交流電圧がモータ３９の主巻線５９ｍに印加されるように、インバータ回路５８の各相出力の電圧波形を設定する（切り替える）。このようにすれば、モータ３９が高速で回転される際、２相の交流電圧よりも最大値が大きい単相の交流電圧が主巻線５９ｍに印加され、常に２相の交流電圧を印加する従来技術に比べて、主巻線５９ｍに印加される電圧の実効値が高くなる。

【0046】

以下、このような本実施形態により、モータ３９を高速領域で駆動する場合に得られる効果について、常に２相の交流電圧を印加する従来技術と対比して説明する。図１０および図１１は、モータの回転速度および出力トルクの関係を示している。なお、この場合、モータの制御は、駆動周波数および印加電圧を比例させる（Ｖ／Ｆを一定にする）Ｖ−Ｆ制御を採用している。

【0047】

従来技術の構成により、図１１に示すような負荷曲線（特性）を持つ圧縮機（コンプレッサ）のモータを駆動する場合、駆動周波数の設定値がＦ３からＦ４に切り替えられても（高くされても）、モータの回転速度が上昇しない（変化しない）。従来技術のように常に２相の交流電圧を印加する場合、モータの主巻線に印加される電圧の実効値が「０．３５」または「０．５」と低くなるため、モータを高速で運転する際に十分な出力トルクが得られず、このような問題が生じる。

【0048】

これに対し、本実施形態の構成により、上記した従来技術の場合と同様の特性を持つ圧縮機３６のモータ３９を駆動する場合、駆動周波数の設定値がＦ２からＦ３に移行するときに電圧波形が単相に切り替えられる。そのため、駆動周波数の設定値がＦ３およびＦ４のときには、単相の交流電圧により主巻線５９ｍに印加される電圧の実効値が「０．７」と高められ、モータ３９を高速で運転する際に十分な出力トルクが得られる。従って、本実施形態の構成によれば、図１０に示すように、駆動周波数の設定値がＦ３からＦ４に切り替えられると、それに応じてモータ３９（圧縮機３６）の回転速度が上昇する。

【0049】

以上説明したように、本実施形態の構成によれば、圧縮機３６のモータ３９として単相誘導モータを採用するとともに、そのモータ３９を３相のインバータ回路５８により駆動する構成とした上で、次のような制御が行われる。すなわち、インバータ制御回路６０は、モータ３９の回転速度（駆動周波数）が低速領域であるときには２相の交流電圧が主巻線５９ｍおよび補助巻線５９ａに印加され、高速領域であるときには単相の交流電圧が主巻線５９ｍに印加されるようにインバータ回路５８の動作を制御する。これにより、圧縮機３６ひいては洗濯乾燥機１の製造コストを安くすることができるとともに、圧縮機３６の安定した起動の実現および高速運転を可能とすることができるという優れた効果が得られる。

【0050】

なお、本実施形態の構成では、モータ３９の駆動周波数が高速領域であるときには、補助巻線５９ａへの電圧印加が行われないため、補助巻線５９ａはモータ３９の出力トルクに寄与しない。しかし、補助巻線５９ａは、元々、モータ３９の安定した起動を実現するために設けられたものであり、それにより得られる出力トルクは、主巻線５９ｍに比べて小さい。従って、本実施形態の構成によれば、高速領域において補助巻線５９ａから得られるトルクが無いという点を差し引いても、従来技術に比べると、高速領域における出力トルクを高くすることができるため、前述したような効果が得られる。

【0051】

また、インバータ制御回路６０は、モータ３９の主巻線５９ｍに流れる電流がゼロであるタイミングで、インバータ回路５８の各相出力の電圧波形の切り替えを行う。モータ３９の主巻線５９ｍに流れる電流は、モータ３９の出力トルクに最も寄与するものである。そのため、上記したように、主巻線５９ｍに流れる電流がゼロであるときに電圧波形の切り替えが行われれば、波形切り替え時における出力トルクの変動が最小限に抑えられる。従って、本実施形態のように、インバータ回路５８の各相出力の電圧波形を切り替える構成であっても、その切り替え時におけるモータ３９の回転速度の変動を極力小さく抑えることが可能となる。

【0052】

（第２の実施形態）
インバータ制御回路６０は、モータ３９の駆動周波数が高速領域であるときに主巻線５９ｍに対して単相の交流電圧が印加されるようにインバータ回路５８の動作を制御すればよく、その際におけるインバータ回路５８の各相出力の電圧波形は、適宜変更することができる。以下、モータ３９の駆動周波数が高速領域であるときにおけるインバータ回路５８の各相出力の電圧波形を変更した第２の実施形態について図１２を参照して説明する。

【0053】

本実施形態では、モータ３９の駆動周波数が高速領域であるときには、インバータ回路５８の各相の端子Ｕ〜Ｗから、図１２に示すような波形（第２パターン）の電圧が出力される。すなわち、このとき、端子Ｕから、主回路電圧と同等のｐ−ｐ値の方形波状の電圧が出力される。また、端子Ｖから、主回路電圧の２倍のｐ−ｐ値を持つ正弦波状の波形を次のように変形した波形の電圧が出力される。すなわち、端子Ｖから出力される電圧は、上記正弦波状の波形のうち正側の部分はそのままとし、負側の部分を、最大値（＝主回路電圧）分だけ正方向にシフトした波形である。なお、端子Ｗは、第１の実施形態と同様に、開放状態であり、端子Ｗから電圧は出力されない。

【0054】

このように各相出力の電圧波形を変更した場合でも、第１の実施形態と同様に、モータ３９の主巻線５９ｍの端子間に、主回路電圧の２倍のｐ−ｐ値の正弦波状の電圧が印加される。従って、本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、次のような効果も得られる。すなわち、この場合、端子Ｕからは、方形波状の電圧が出力される。そのため、Ｕ相のスイッチング素子は、ほとんどの期間において、オン固定またはオフ固定状態となる。これに対し、第１の実施形態では、Ｕ相のスイッチング素子は、ＰＷＭ制御により正弦波状の電圧を出力するべく、常にスイッチング動作される。従って、本実施形態によれば、第１の実施形態に比べ、Ｕ相のスイッチング素子におけるスイッチング損失が低減されるという効果が得られる。

【0055】

（その他の実施形態）
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
洗濯乾燥機１は、水槽３および回転槽４が縦軸状に配置されるいわゆる縦軸形であってもよい。
コンプレッサ駆動装置５２は、乾燥機能を備えた洗濯乾燥機１に限らず、ヒートポンプ式の乾燥機能を有する衣類乾燥機にも適用可能である。

【0056】

インバータ制御回路６０は、ホールセンサなどの回転速度検出器を用いて検出されるモータ３９の回転速度の検出値、ベクトル制御演算などにより推定されるモータ３９の回転速度の推定値などに応じて各相出力の電圧波形を切り替える構成でもよい。
インバータ制御回路６０は、主巻線５９ｍに流れる電流が所定電流未満であるときに電圧波形の切り替えを行ってもよい。このようにしても、主巻線５９ｍに流れる電流が所定電流未満に抑えられる分だけ、電圧波形の切り替え時におけるモータ３９の回転速度の変動を小さく抑えることができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0057】

図面中、１は洗濯乾燥機（衣類乾燥機）、３６は圧縮機（コンプレッサ）、３８はヒートポンプユニット（ヒートポンプ）、３９はモータ（単相誘導モータ）、５２はコンプレッサ駆動装置、５８はインバータ回路、５９ｍは主巻線、５９ａは補助巻線、６０はインバータ制御回路（駆動制御回路）を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】