JP3632450B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源を整流した直流電圧で駆動され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、インバータ装置は、図１５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。
【０００３】
図に示すように、交流電源１は、１００Ｖ６０Ｈｚの商用電源で、交流電源１を整流器２により整流し直流を出力する。整流器２の出力にコンデンサ回路３およびインバータ回路４を接続し、インバータ回路４に制御回路５を接続するとともに、インバータ回路４の出力に３相の電動機６を接続している。交流電源１の端子ｂと整流器２の入力端子ｄの間に、電源スイッチで構成した開閉手段７を接続している。
【０００４】
整流器２は、４本のシリコンダイオード８、９、１０、１１をブリッジに接続した構成としており、コンデンサ回路３は、インバータ回路４の入力にリプルの小さい直流電圧を供給し、電動機６を安定して回転させるために、２個の大きな静電容量（数１００μＦ）の電解コンデンサ１３、１４の直列回路とし、その接続点を整流器２の入力端子ｄに接続している。
【０００５】
インバータ回路４は、いずれも絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を使用したスイッチング素子１５、１６、１７、１８、１９、２０およびそれぞれのスイッチング素子に並列に接続したダイオード２１、２２、２３、２４、２５、２６で構成している。電動機６は、３相に対応した電機子巻線２７、２８、２９を有している。
【０００６】
ここで、ダイオード２１〜２６は、スイッチング素子１５〜２０がオフした際に、電機子巻線などのインダクタンス成分に蓄えられた磁気エネルギーを、回生電流をコンデンサ回路に流すことにより、オフしたスイッチング素子に印加される電圧を、コンデンサ回路３から入力される直流電圧以下に抑える作用をするもので、電動機を安定に駆動するため、通常のインバータ回路はこのような構成となっている。
【０００７】
また、チョークコイル３０は、交流電源１の端子ａと整流回路２の入力端子ｃの間に接続された５ｍＨのインダクタンスを有するもので、インバータ装置に流れ込む電流のピーク値を抑え、また交流電源１から見た力率を改善し、また電源高調波を低減させる作用をするものである。
【０００８】
また、開閉手段７は、インバータ装置を使用しない場合には、オフとされ、整流器２、コンデンサ回路３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給を停止し、装置を使用する際にはオンとし、整流器２、コンデンサ回路３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給をするものである。
【０００９】
以上の構成において、コンデンサ回路３を構成するコンデンサ１３、１４に、それぞれ約１４０Ｖの直流電圧が充電され、インバータ回路４に対しては約２８０Ｖの直流電圧が供給される一般に倍電圧整流回路として動作する。
【００１０】
すなわち、交流電源１の端子ａが端子ｂに対して正の電位となる瞬時においては、ダイオード８を経て、コンデンサ１３が充電され、逆に交流電源１の端子ａが端子ｂに対して負の電位となる瞬時においては、ダイオード９を経て、コンデンサ１４が充電される。
【００１１】
制御回路５は、スイッチング素子１５〜２０を順序よくオンオフ制御することにより、電動機６の電機子巻線２７〜２９には、交流が出力され、回転し機械的負荷に対して動力を供給するものとなっている。
【００１２】
図１６は、従来のインバータ装置の第２の例の回路図である。図１６においては、電源スイッチで構成した開閉手段７が、交流電源１の端子ａの側に設けられている点において、図１５と異なるが、その他の構成は図１５と全く同じであり、インバータ４、制御回路５、電動機６の動作も同じである。
【００１３】
図１６においても、開閉手段７は、インバータ装置を使用しない場合には、オフとされ、整流器２、コンデンサ回路３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給を停止し、装置を使用する際にはオンとし、整流器２、コンデンサ回路３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給をする。
【００１４】
図１７は、従来のインバータ装置の第３の例の回路図である。図１７においては、コンデンサ回路３１を電解コンデンサ３２の１個のみで構成した点において、図１５と異なるが、その他の構成は図１５と同じである。
【００１５】
図１７においては、一般に全波整流と呼ばれる動作が行われ、コンデンサ３２には、約１４０Ｖの直流電圧が充電される。すなわち、交流電源１の端子ａが端子ｂに対して正の瞬時においては、ダイオード８、１１を経てコンデンサ３２に充電がなされ、逆に端子ａが端子ｂに対して負の瞬時においては、ダイオード９、１０を経てコンデンサ３２に充電がなされる。
【００１６】
図１７においても、開閉手段７は、インバータ装置を使用しない場合には、オフとされ、整流器２、コンデンサ回路３１、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給を停止し、装置を使用する際にはオンとし、整流器２、コンデンサ回路３１、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給をするものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１〜第３の従来のインバータ装置においては、いずれも交流電源１に接続された開閉手段７をオフにしている状態、すなわち装置を使用せず、コンデンサ回路３、３１を構成する各コンデンサに電圧が無い状態において、例えば、装置を構成する電動機６が水に浸かるなどの状態となった場合、交流電源１の端子ａ、ｂのいずれが接地側になるかによって、コンデンサへの充電電流が漏洩電流となって流れる場合があるという課題を有していた。
【００１８】
ここで、コンデンサは、インバータ回路４および電動機６を安定して動作させるため、大きな静電容量を有するものを使用していることから、充電電流による漏電電流が長時間流れ続け、人体にその電流が流れた場合、電流×時間が大となることから危険度が大きいものとなる。
【００１９】
すなわち、一般に交流電源１は、柱上変圧器において、その一端が接地工事されており、家庭のコンセントに装置の電源プラグを差し込む際には、そのいずれもが接地側となりうるものとなり、プラグの向きによっては、漏電電流が発生する。
【００２０】
図１８と図１９は、図１５に示す第１の従来例において、交流電源１の端子ｂが接地（大地に接続された状態）で、インバータ回路４から電動機６に接続されている端子の１つであるＵ端子において、大地との間に導通が生じた場合の電流経路を示している。
【００２１】
図１８においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して正の電位となっている状態であり、チョークコイル３０、ダイオード８、ダイオード２４等を通じて、コンデンサ１３、１４を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、要するにダイオード２４〜２６のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００２２】
図１９においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して負の電位となっている状態であり、チョークコイル３０、ダイオード９、ダイオード２１等を通じて、やはりコンデンサ１３、１４を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、要するにダイオード２１〜２３のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００２３】
なお、第１の従来例において、交流電源１の端子ａが接地されている場合には、交流電源１の端子漏電電流は発生しない。
【００２４】
図２０と図２１は、第２の従来例において、交流電源１の端子ａが接地された状態で、インバータ回路４から電動機６に接続されている端子の１つであるＵ端子において、大地との間に導通が生じた場合の電流経路を示している。
【００２５】
図２０においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して正の電位となっている状態であり、ダイオード１１、ダイオード２１等を通じて、コンデンサ１３、１４を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、要するにダイオード２１〜２３のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００２６】
図２１においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して負の電位となっている状態であり、ダイオード１０、ダイオード２４等を通じて、やはりコンデンサ１３、１４を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、要するにダイオード２４〜２６のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００２７】
なお、第２の従来例において、交流電源１の端子ｂが接地されている場合には、交流電源１の端子漏電電流は発生しない。
【００２８】
図２２と図２３は、第３の従来例において、交流電源１の端子ｂが接地された状態で、インバータ回路４から電動機６に接続されている端子の１つであるＵ端子において、大地との間に導通が生じた場合の電流経路を示している。
【００２９】
図２２においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して正の電位となっている状態であり、チョークコイル３０、ダイオード８、ダイオード２４等を通じて、コンデンサ３２を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、要するにダイオード２４〜２６のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００３０】
図２３においては、交流電源１は端子ａが端子ｂに対して負の電位となっている状態であり、チョークコイル３０、ダイオード９、ダイオード２１等を通じて、やはりコンデンサ３２を充電するため、この充電電流が漏電電流となる。また、Ｕ相以外、（Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）で大地との間に導通が生じた場合においても同様であり、例えば中性点Ｎと大地間に導通が生じた場合には、さらに電動機６の電機子巻線２７を経由して漏電電流が流れるという違いがあるだけである。
【００３１】
要するにダイオード２１〜２３のいずれか、もしくは複数を通って漏電電流が流れる。
【００３２】
なお、第３の従来例において、交流電源１の端子ａが接地されている場合には、交流電源１の端子漏電電流は発生しない。
【００３３】
また、第１、第２の従来例において、チョークコイル３０を挿入する位置については、交流電源１のａ側に接続しているが、ｂ側に接続してもよいが、いずれの場合においても、コンデンサ１３、１４への充電電流が流れることには変わりはなく、したがって漏電電流が発生するという現象についても同様となる。
【００３４】
また、第３の従来例においても、チョークコイル３０を挿入する位置については、交流電源１のａ側に接続しているが、ｂ側に接続してもよく、また整流器２の出力端子に直列に接続することもできるが、これに関してもいずれの場合においても、コンデンサ３２への充電電流が流れることには変わりはなく、したがって漏電電流が発生するという現象についても同様となる。
【００３５】
以上のように従来のインバータ装置においては、装置を使用せず、開閉手段７をオフとしているときに、装置を構成するインバータ回路４または電動機６などが水没等により大地との間に導通した際、交流電源１の端子のいずれが接地されているかによっては、コンデンサ回路を構成するコンデンサへの充電電流が流れ、漏電電流が発生するものであり、その漏電電流の経路に人体が入ることもあることから、感電の心配があるという問題を有していた。
【００３６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、装置を使用しないとき、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、コンデンサ回路への充電電流を発生させず、漏電電流をなくして、安全なインバータ装置を実現することを目的としている。
【００３７】
【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、交流電源を整流する整流器の出力に、少なくとも１個のコンデンサを有するコンデンサ回路とインバータ回路を接続し、インバータ回路に制御回路を接続するとともに、インバータ回路の出力に電動機を接続する。交流電源の一方の端子と整流器の一方の入力端子の間に第１の開閉手段を接続し、コンデンサ回路に第２の開閉手段を直列接続し、コンデンサ回路の両端の電圧を検知する直流電圧検知回路により第２の開閉手段のオープン、あるいはショート故障を検知するようにしたものである。
【００３８】
これにより、装置を使用しないとき、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、コンデンサ回路への充電電流を発生させることがなく、漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、交流電源と、前記交流電源を整流する整流器と、前記整流器の出力に接続した少なくとも１個のコンデンサを有するコンデンサ回路とインバータ回路と、前記インバータ回路に接続した制御回路と、前記インバータ回路の出力に接続した電動機と、前記交流電源の一方の端子と前記整流器の一方の入力端子の間に接続した第１の開閉手段と、前記コンデンサ回路に直列接続した第２の開閉手段とを有し、前記制御回路は前記コンデンサ回路の両端の電圧を検知する直流電圧検知回路により前記第２の開閉手段のオープン、あるいはショート故障を検知するようにしたものであり、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができる。
【００４０】
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、第２の開閉手段は制御回路によりオンオフ制御が可能であり、前記制御回路は、インバータ回路を停止した後、前記第２の開閉手段をオフに制御し、その後直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のショート故障を判定するようにしたものであり、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができ、その上インバータ装置の使用中には、直流電圧検知回路によりインバータ回路の入力電圧値が検知できるとともに、第２の開閉手段のショート故障を起こした場合、制御回路が第２の開閉手段をオフさせた後にもコンデンサ回路電圧が低下しないことから故障の判定を行うことができる。
【００４１】
請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の発明において、第２の開閉手段が正常である場合、制御回路は、オフ状態となっている前記第２の開閉手段を再びオンさせるようにしたものであり、コンデンサ回路には、再び第２の開閉手段を通じて充電電流が供給され、印加される電圧を通常の値に戻すことができる。
【００４２】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、制御回路は、第１の開閉手段がオンされ、第２の開閉手段もオン制御されている期間に、直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のオープン故障を判定するようにしたものであり、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができ、その上インバータ装置の使用中には、直流電圧検知回路によりインバータ回路の入力電圧値が検知できるとともに、第２の開閉手段の出力接点のオープン故障時にはコンデンサ回路の電圧が正常時よりも低いことを検知することにより、故障の判定をすることができる。
【００４３】
【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。
【００４４】
（実施例１）
図１に示すように、コンデンサ回路３３は、高電位側に設けた第１のコンデンサ（コンデンサ）３４と、低電位側に設けた第２のコンデンサ（コンデンサ）３５を直列に接続して構成しており、第１のコンデンサ３４と第２のコンデンサ３５は、５６０μＦの静電容量を有し、２５０Ｖの耐圧を有する電解コンデンサにより構成している。
【００４５】
第１の開閉手段３６は、交流電源１の端子ｂと整流器２の入力端子ｄの間に設けている。また、整流器２の入力の内の第１の開閉手段３６が接続されている側の端子ｄと、第１のコンデンサ３４と第２のコンデンサ３５との接続点ｅを接続している。
【００４６】
第１の開閉手段３６は、駆動電流が供給されることにより接点がオンし、駆動電流の供給を止めることにより、オフして遮断することのできる第１のリレー３７の出力接点と、起動回路３８の並列回路によって構成されており、起動回路３８は、モーメンタリスイッチを用いた電源入りスイッチ３９と、６８Ωの抵抗値を持ち、５Ｗの電力定格を有する金属酸化物皮膜形の抵抗４０の直列回路で構成している。
【００４７】
第１の開閉手段３６は、インバータ装置を使用しない場合には、オフとされ、整流器２、コンデンサ回路３３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給を停止し、装置を使用する際にはオンとし、整流器２、コンデンサ回路３３、インバータ回路４などの各構成要素に対して電圧の供給をする。
【００４８】
第２の開閉手段４１は、第１のコンデンサ３４に直列に接続され、駆動電流を供給することにより出力接点がオンとなる第２のリレー４２によって構成している。
【００４９】
また、チョークコイル３０は、交流電源１の端子ａと整流回路２の入力端子ｃの間に接続された５ｍＨのインダクタンスを有するもので、インバータ装置に流れ込む電流のピーク値を抑え、また交流電源１から見た力率を改善し、また電源高調波を低減させる作用をする他、装置の電源を投入する際のインラッシュ電流を抑えるという作用も有している。
【００５０】
制御回路４３、インバータ４の制御を行う他、第１のリレー３７、第２のリレー４２の制御を行うもので、スイッチング電源４４は、ｂ端子から１５．７Ｖが、ｃ端子から５Ｖの直流電源が供給される。スイッチング電源４４の入力端子ａは、第２のコンデンサ３５のプラス端子に接続されている。
【００５１】
スイッチング電源４４は、ａ端子とｄ端子の間を入力としていることから、スイッチング電源４４は第２のコンデンサ３５の両端から直流電圧を供給される構成としている。
【００５２】
スイッチング電源４４は、図２に示すように構成している。図２において、入力端子はａ端子とｄ端子間となっており、この間に約１４０Ｖの直流電圧が入力される。また、ｂ端子とｃ端子は、いずれもスイッチング電源４４の出力端子であり、ｂ端子とｄ端子間には１５．７Ｖの直流電圧が出力され、またｃ端子とｄ端子間には５Ｖの安定化された直流電圧が出力され、制御回路４３に電源供給を行っている。
【００５３】
バイパスコンデンサ４５は、０．０３３μＦの静電容量を有するメタライズドポリエステルコンデンサであり、入力の直流電圧のノイズ防止とサージ電圧の吸収用として直流の入力端子間に挿入され、より高周波におけるインピーダンスの低下を行わせている。高周波トランス４６は、フェライトによって構成したコアで磁路を形成するとともに、その磁路の一部にギャップを設け、そのまわりに各コイルを巻いて構成している。
【００５４】
スイッチング電源制御ＩＣ４７は、ｆ端子とＧＮＤ間に内蔵しているスイッチング素子を１００ｋＨｚのほぼ一定した周波数でオンオフさせ、かつスイッチング素子のオン期間の比率は、ｅ端子とＧＮＤ間の電圧がほぼ一定値（６Ｖ）となるようにフィードバック制御する。また、同時にｆ端子に流入する電流により、ＩＣ内部の回路電源も供給している。
【００５５】
ファストリカバリダイオード４８、４９、５０、５１は、高周波トランス４６の２次側から１００ｋＨｚの高周波を整流し、定電圧ダイオード５２は、ｂ端子からの出力電圧が１５．７Ｖの状態において、スイッチング電源制御ＩＣ４７のｅ端子の電位が前記の一定電圧に等しくなるようにするために接続している。
【００５６】
電解コンデンサ５３はｅ端子に接続して上記フィードバック動作におけるｂ端子電圧の検知のリプルを抑えるために設けたものであり、電解コンデンサ５４には、ファストリカバリダイオード５１より、約７．５Ｖの整流出力（直流電圧）が供給される。
【００５７】
本実施例においては、さらに三端子レギュレータ５５を設けていて、電解コンデンサ５４に得られる７．５Ｖの電源から安定化された直流電圧をｃ端子に出力する。なお、電解コンデンサ５６は、三端子レギュレータ５５の寄生発振の防止、およびｃ端子に出力される５Ｖ電源の電圧安定性を向上させるために設けている。
【００５８】
したがって、制御回路４３は、ＶＤＤ電源として５Ｖの直流電圧が非常に安定して供給される。ただし、三端子レギュレータ５５がなくとも、十分安定した出力電圧が得られるのであれば、特に設けなくてもよい。
【００５９】
ファストリカバリダイオード５０は、スイッチング電源制御ＩＣ４７に内蔵されたスイッチング素子のターンオフ時において、ｆ端子に発生するサージ電圧を吸収させるものであり、特に高周波トランス４６の１次コイルと２次コイル間の絶縁性能を良くするため、リーケージインダクタンスが大となっていても、それによって発生するターンオフ時のｆ端子への過電圧の印加を効果的に防止できるものものである。
【００６０】
すなわち、スイッチング素子のターンオフ時においては、ｆ端子からスナバコンデンサ５７とスナバ抵抗５８に電流が流れることにより、ｆ端子の電圧のピーク値は、おおよそａ端子に入力される電圧値１４０Ｖに対して２倍程度に抑えることができる。
【００６１】
図３は、スイッチング電源４４の入出力特性を示すグラフであり、直流の入力電圧の値が約４０Ｖ以下の条件においては、スイッチング電源制御ＩＣ４７のｆ端子からの電流供給が不十分となり、発振動作が行われないことから、１００ｋＨｚのスイッチングは行われず、したがってｂ、ｃいずれの端子への出力電圧もほぼ零となる。
【００６２】
入力電圧が約４０Ｖとなると、ｆ端子からの電流によるスイッチング電源制御ＩＣ４７への電源供給が行われることから、１００ｋＨｚのスイッチング動作（発振）が開始され、ｂとｃの出力端子には、それぞれ１５．７Ｖと５Ｖの電圧が出力される。
【００６３】
ここで、ｃ端子については、特に三端子レギュレータ５５の動作により、より安定化された電圧が得られるが、ｂ端子については、スイッチング電源制御ＩＣ４７が内蔵スイッチング素子のオン時間をｅ端子の電位がほぼ一定値になるようにフィードバックさせ、同時にｅ端子からの電源供給が行われ、やはり入力電圧の変動の影響は、抑えられたものとなる。
【００６４】
なお、図２に示したスイッチング電源４４の回路構成は、あくまでも一例であり、必ずしもこのような構成に限るものではなく、例えばフォワード形コンバータ、降圧チョッパ、自励式フライバックコンバータ（ＲＣＣ）などであってもよい。
【００６５】
いずれの構成においても、第２のコンデンサ３５から直流電圧を入力され、制御回路４３に直流電圧を電源として供給されるという作用は同様であり、またスイッチング素子を内蔵していることから、入力される直流電圧が、そのスイッチング素子の駆動が可能な範囲以下となる条件では、スイッチング動作が行われなくなることから、入力電圧と出力電圧の関係も、図３に示したような特性と類似した特性となる。
【００６６】
図１において、コンデンサ回路３３を構成する第１のコンデンサ３４と第２のコンデンサ３５に、それぞれ約１４０Ｖの直流電圧が充電され、インバータ回路４に対しては約２８０Ｖの直流電圧が供給される、一般に倍電圧整流回路として動作するものであり、この点については、図１５に説明した従来例と同様である。
【００６７】
制御回路４３は、第１のリレー駆動回路５９、第２のリレー駆動回路６０、リセットＩＣ６１、スイッチング素子駆動回路６２、マイクロコンピュータ６３により構成している。
【００６８】
ここで、第１のリレー駆動回路５９は、マイクロコンピュータ６３から約５Ｖのハイ信号を受けた場合には、第１のリレー３７の駆動コイルに約１５Ｖの電圧を出力するものであり、第２のリレー駆動回路６０は、マイクロコンピュータ６３から約５Ｖのハイ信号を受けた場合には、第２のリレー４２の駆動コイルに約１５Ｖの電圧を出力する。
【００６９】
排水弁６４は、１００Ｖの交流電圧が供給された状態において、開状態となり装置から水を抜くという動作を行うと同時に、洗濯兼脱水槽（図示せず）に機械的なブレーキをかけるようになっている。また、交流電圧が供給されない状態においては、排水弁６４は閉となり、装置内に水が貯められた状態となる。
【００７０】
排水弁６４には、フォトサイリスタ６５が接続されており、ＬＥＤ側には制御回路４３内のマイクロコンピュータ６３に接続されている。
【００７１】
図４は、リセットＩＣ６１の入力電圧と出力電圧との関係を表すグラフであり、リセット電圧を３．３Ｖとしたものを使用していることから、図４に見られるように、ＶＤＤが０〜３．３Ｖの範囲内においては、出力電圧はほぼゼロとなっており、従ってマイクロコンピュータ６３は、動かない状態に保たれている。
【００７２】
ＶＤＤが３．３Ｖ以上に上昇した場合にあっては、出力電圧Ｖｒｅｓｅｔは、ほぼＶＤＤに近いハイの信号が出力されることから、マイクロコンピュータ６３が起動を始め、プログラムがトップの番地から処理が始められる。
【００７３】
図１に示すように、マイクロコンピュータ６３にスタートスイッチ６６、電源切りスイッチ６７を接続しており、これらはいずれもモーメンタリスイッチを用いて構成している。
【００７４】
さらに、マイクロコンピュータ６３には、電動機６の回転子の磁石を検知するホールＩＣ６８、６９、７０を接続しており、マイクロコンピュータ６３は、ホールＩＣ６８〜７０からの信号と、回転方向および回転速度によって、スイッチング素子１５〜２０のいずれをオンとし、いずれをオフとするかを決定し、その６石分の信号をスイッチング素子駆動回路６２に送るものである。
【００７５】
スイッチング素子駆動回路６２は、マイクロコンピュータ６３から出力された上述の信号を受け、各信号がハイ（約５Ｖ）である場合には、当該スイッチング素子をオンし、ロー（ほぼ０Ｖ）である場合には、当該スイッチング素子をオフする。
【００７６】
なお、スイッチング素子駆動回路６２は、特にブートストラップと呼ばれる方法により、高電位側にあるスイッチング素子１５、１６、１７の駆動のための約１５Ｖの直流電源を得ていることから、スイッチング電源４４の出力数が少なくて済むものとなっている。
【００７７】
ただし、必ずしもブートストラップ電源でスイッチング素子駆動回路６２に電源を供給することが必要になるというものではなく、例えばスイッチング電源４４から多数の出力を出力させるようにしてもよい。
【００７８】
図５は、電気洗濯機として動作させるマイクロコンピュータ６３のフローチャートを示している。
【００７９】
図５において、スイッチング電源４４の出力電圧ＶＣＣが３．３Ｖ以上となると、ステップ２００にてリセットＩＣ６１の作用により、マイクロコンピュータ６３の動作が始まる。そして、マイクロコンピュータ６３は、ステップ２０１にてイニシャライズし、ここで内蔵されたメモリやレジスタ、フラグなどを初期化する。
【００８０】
ステップ２０２にて第１のリレー駆動回路５９にハイを出力し、第１のリレー３７をオンする。つぎに、ステップ２０３にて２００ｍｓ遅延の後、ステップ２０４にて第２のリレー駆動回路６０にハイを出力して第２のリレー４２をオンする。
【００８１】
ステップ２０５は、後述するフラグの有無の検知をしているものであり、初回においては前述のフラグの初期化により、ステップ２０６へ進む。ステップ２０３は、スタートスイッチ６６、電源切りスイッチ６７が接続されている入力ポートの値を読み込む動作を行うものであり、本実施例においては、前述の如くマイクロコンピュータ６３を、構成部品の点数削減のため、リレーの駆動の制御とフォトサイリスタ６５への信号出力という電気洗濯機としての制御の両方を行っていることから、電源切りスイッチ６７、スタートスイッチ６６の状態は、いずれもマイクロコンピュータ６３に接続し、読み込ませている。
【００８２】
なお、装置の設計によっては、さらに他のスイッチを接続し、それらについてもマイクロコンピュータ６３で処理させるということも、行われるものであり、その場合には、さらにスイッチの接続数を増し、またそれらの機能に必要なアルゴリズムを追加する。
【００８３】
ステップ２０７においては、キーが押されているかを判断し、いずれかのキーが押されてスイッチがオンしているとステップ２０８へ進み、いずれのスイッチも押されておらず、すべてのスイッチがオフとなっているならばステップ２０５へ戻る。ステップ２０８にてスタートスイッチ６６が押されてオンとなった場合には、ステップ２０９へ進み駆動スタートを実行し、そうでない場合には、ステップ２１０へ進む。
【００８４】
ここで、ステップ２０９では、本実施例においては、インバータ装置が電気洗濯機として動作するものであることから、洗濯、すすぎ、脱水にいたるシーケンスを順次動作する。
【００８５】
本実施例においては、いわゆるフラグ処理を行っていることから、一度ステップ２０９を通過させると、負荷駆動回路として必要な上記の動作は、フラグを検知したルーチン側で対応が可能である。このため、一度ステップ２０９を通した後、ステップ２０６〜ステップ２１０までのループ処理を行い、キーの入力を受け付けている状態に保っていても、洗濯〜脱水のコースは順序よく実行される。
【００８６】
ステップ２１０においては、電源切りスイッチ６７が押されていてオン状態となった場合には、ステップ２１１にジャンプをし、第１のリレー３７と第２のリレー４２をオフにし、そうでない場合には、ステップ２０５に戻る。
【００８７】
なお、本実施例においては、マイクロコンピュータ６３に接続されている入力のキースイッチは、電源切りスイッチ６７と、スタートスイッチ６６のみであることから、特にステップ２１０での判定は必要ではないが、本実施例では、ステップ２１０を設け、ノイズ等の影響を極力さけるという効果を上げている。
【００８８】
洗濯機としてのシーケンスが完了した場合には、終了フラグがハイとなり、ステップ２０５においてＹｅｓとなるので、スイッチング素子駆動回路６２とフォトサイリスタ６５に対してマイクロコンピュータ６３がすべての電位のロー出力として、全てオフ状態とし、またこの時点でマイクロコンピュータ６３に接続されているキーからの入力についても全て行わない状態に固定させる。
【００８９】
なお、表示のための発光ダイオードなどはマイクロコンピュータ６３には接続を行ってない例を示しているが、そのような表示のための構成要素をもうけている場合においては、それらに対しても完全にオフとし、結果的には外見上全く電源が切れてしまっている状態とする。
【００９０】
その後、ステップ２１１に移り、第１のリレー駆動回路５９と第２のリレー駆動回路６０に対してロー出力を行い、オフの状態とし、ステップ２１２でマイクロコンピュータ６３の動作が停止する。
【００９１】
以上の構成において、図６を参照しながら動作を説明する。図６（ａ）は電源入りスイッチ３９のオンオフ状態、図６（ｂ）はコンデンサ回路３３の電圧Ｖｃ１とＶｃ２の電圧波形、図６（ｃ）はスイッチング電源４４の出力電圧波形、図６（ｄ）は第１のリレー３７のオンオフ状態、図６（ｅ）は第２のリレー４２のオンオフ状態、図６（ｆ）はインバータ装置の入力電流Ｉｉｎの波形である。
【００９２】
図６の時刻ｔ１において、電源入りスイッチ３９を押してオンすることにより、抵抗４０を通して、第２のコンデンサ３５が充電され、図６（ｂ）に示すように電圧Ｖｃ１が上昇し、図３に示すように、スイッチング電源４４が動作できる電圧に達すると、図６（ｃ）に示すように、出力Ｖａ、Ｖｂ、ＶＤＤなどが立ち上がる。
【００９３】
制御回路４３は、ＶＤＤが３．３Ｖに達した時点で、リセットＩＣ６１が図４に示す特性により、マイクロコンピュータ６３をリセット状態から解除し、図５のフローチャートがスタートする。
【００９４】
図５のステップ２０２において、図６（ｄ）に示すように、時刻ｔ２にて第１のリレー３７がオンとなる。この時点では時刻ｔ１から９０ｍｓ経過している。第１のリレー３７がオンとなると、抵抗４０を通さずに第２のコンデンサ３５への充電電流が供給されるようになる。
【００９５】
この時点では、第２のコンデンサ３５の電圧は８０Ｖを越えた程度の値となっていることから、定常状態である１４０Ｖに対する残りの６０Ｖを充電する電流が、図６（ｆ）に示すように、インラッシュ電流として流れ込むことになるが、チョークコイル３０を通して流れることから、チョークコイル３０の持つインダクタンスにより、電流が制限される。
【００９６】
時刻ｔ３で、図５のステップ２０４で、第２のリレー４２がオンする。この時点は第１のコンデンサ３４はほぼゼロ電圧であるので、図６（ｆ）に示すように、時刻ｔ３直後にインラッシュ電流が流れ込み、第１のコンデンサ３４も充電される。このときのインラッシュ電流も、チョークコイル３０を経由して流れる。第１のコンデンサ３４も充電されることにより、図６（ｂ）に示すように、Ｖｃ２は時刻ｔ３以後は約２８０Ｖとなる。
【００９７】
以上のように電源が投入され、インバータ回路４にも約２８０Ｖの直流電源が供給される。なお、負荷がかかった場合には、インバータ回路４に入力電流が流れるので、電圧Ｖｃ２は若干低下する。その後、洗濯機としての動作が行えるようになる。
【００９８】
電源を切る場合は、電源切りスイッチ６７を押してオンさせることにより、図５のステップ２１１が実行され、これにより、第１のリレー３７と第２のリレー４２が同時にオフされ、装置は交流電源１からの入力電流を全くゼロとした状態、すなわち装置の待機時の消費電力をゼロとすることができる。
【００９９】
ここで、装置の電源が切れている状態においては、第１のリレー３７と第２のリレー４２がオフであり、電源入りスイッチ３９もオフされている状態においては、第１の開閉手段３６と第２の開閉手段４１が共にオフの状態となるため、従来例で説明した図１８〜図２１に示したような漏電電流が流れることもない。
【０１００】
つまり、図１８と図１９に示す回路図の破線の矢印は、いずれもコンデンサ回路３を通過しているが、これに対して、本実施例では、コンデンサ回路３３を構成する第１のコンデンサ３４に直列に第２の開閉手段４１を設けていることから、第２の開閉手段４１がオフしている状態においては、図１８と図１９の両条件についても、第１のコンデンサ３４、第２のコンデンサ３５への充電電流による漏電電流が流れる経路が遮断される。
【０１０１】
したがって、その経路に人体が存在するような状況にあっても、人体への漏電電流の通過を防ぐことができる安全なインバータ装置を実現することができる。
【０１０２】
また、コンデンサ回路３３は、第１のコンデンサ３４と第２のコンデンサ３５の直列回路とし、第２の開閉手段４１は第１のコンデンサ３４に直列に接続し、整流器２の入力の内の第１の開閉手段３６が接続されている側の端子ｄと２個のコンデンサの接続点を接続したことにより、いわゆる倍電圧整流と呼ばれる高電圧をインバータ回路４に入力する方式とすることができる。
【０１０３】
これによって、スイッチング素子１５〜２０の電流容量を通常の全波整流方式に比較してほぼ１／２に低減することが可能となり、例えば日本国内で交流電源１を１００Ｖとしている場合、倍電圧整流によりインバータ回路４に２８０Ｖを入力すると、パワースイッチング素子として豊富に出回っている５００Ｖ耐圧品などが有効に利用することができるという特徴がある。
【０１０４】
その上、本実施例においては、第１のコンデンサ３４に直列に第２の開閉手段４１を設け、スイッチング電源４４の入力を第２のコンデンサ３５の両端に接続していることから、第１の開閉手段３６と第２の開閉手段４１が共にオフとなっている状態、すなわち装置の電源が切れている状態において、スイッチング電源４４の入力端子間（ａ−ｄ間）を通して漏電電流が流れることも防ぐことができる。
【０１０５】
また、スイッチング電源４４を第２のコンデンサ３５に接続しているが、一般によく使用される変圧器を整流器２の入力端子ｃ−ｄ間に接続し、変圧器の２次巻線から例えば整流ブリッジと平滑用のコンデンサと安定化回路（三端子レギュレータ等）を経て制御回路４３に直流電圧を供給するという方法をとった場合には、やはり第１の開閉手段３６がオンされたとき、交流電源１から変圧器の１次巻線に交流電源１からの交流電圧が印加され、制御回路４３に電源を供給することができるが、図１８に示した条件において、コンデンサ回路３が第２の開閉手段４１でオフとされている状態でも、変圧器の１次巻線を通して、半波の電流が流れ、漏電電流が発生する。
【０１０６】
また、本実施例では、第２のコンデンサ３５を低電位側としている。したがって、スイッチング電源４４の構成として、マイナス側の端子ｄを入力と出力で共通とした非絶縁構成とすることができ、図２に示すように、比較的簡単な構成でスイッチング電源４４を構成することができ、かつスイッチング電源制御ＩＣ４７による定電圧動作が精度良く行われるため、１５．７Ｖの電圧の変動やばらつきを小さく抑えることができる。
【０１０７】
一般に、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどにより構成されるスイッチング素子１５〜２０は、Ｎチャンネルのものがパワー用としてよく使用されており、バイポーラトランジスタでもＮＰＮタイプがよく使用されているが、スイッチング電源４４のマイナス側の端子ｄをインバータ回路４のマイナス側と同電位としたことにより、インバータ回路４の構成要素である低電位側にあるスイッチング素子１８、１９、２０の３石については、エミッタ端子（もしくはソース端子）の電位が同電位となり、スイッチング素子駆動回路６２が簡単に構成できる。
【０１０８】
ただし、スイッチング素子駆動回路６２を６石すべて、例えばフォトカプラなどの部品を用いて、絶縁を介して働かせるものにした場合、あるいは絶縁形のスイッチング電源を用いる場合などについては、特に第２のコンデンサ３５を低電位側に配する必要もなく、第１のコンデンサ３４を低電位側、第２のコンデンサ３５を高電位側にする構成であってもよい。
【０１０９】
以上のように、本実施例においては、交流電源１から装置を使用しない状態では、待機時の消費電力をゼロとすることができ、かつ漏電電流が流れる経路まで遮断した状態とし、省エネネギ、安全な装置を実現することができる。
【０１１０】
なお、本実施例においては、チョークコイル３０は、交流電源１のａ端子に直列に接続しているが、特にａ端子側にする必要があるというものではなく、交流電源１のｂ端子側、すなわち第１の開閉手段３６と直列に設けていてもよく、またａとｂの両側に設けたものや、ギャップを有する同一鉄心上に２つの巻線を設け、それぞれをａ側とｂ側に接続し、往復の電流で同方向に励磁されるようにしたノルマルモードチョークコイルを用いたものでもよい。また、ノイズ対策として必要であれば、コモンモードのチョークコイルを付加してもよい。
【０１１１】
（実施例２）
図７に示すように、コンデンサ回路７１は、電解コンデンサ７２のみによって構成しており、コンデンサ７２と直列に第２の開閉手段４１を設けている。他の構成は上記実施例１と同じである。
【０１１２】
上記構成において、動作を説明する。装置が使用される場合には、第１の開閉手段３６と第２の開閉手段４１は、共にオンの状態とすることにより、１００Ｖ６０Ｈｚの交流電源１から整流器２により全波整流された出力がコンデンサ７２に供給され、１４０Ｖの電圧が供給されて充電される。
【０１１３】
インバータ回路４は、コンデンサ７２の両端電圧である１４０Ｖの直流電圧で動作し、電動機６を駆動する。したがって、上記実施例１に比較して、低電圧でインバータ回路４が動作されるが、小電力の装置の場合には、コンデンサ回路７１構成も簡単となり、適した構成となる。
【０１１４】
なお、この実施例では、チョークコイル３０を交流電源のａ端子に直列となるように接続しているが、ｂ端子側でもよく、また整流器２の出力側に直列に接続してもよい。
【０１１５】
次に、装置を使用しない場合には、第１の開閉手段３６と第２の開閉手段４１は、いずれもオフとし、これによって、装置は交流電源１から一切電流を供給されない状態となる。同時に、第１の開閉手段３６と第２の開閉手段４１が共にオフとなることにより、漏電電流を遮断することができる。
【０１１６】
すなわち、従来の技術例において、図２２と図２３に示していた破線の矢印の経路に対し、実施例２で設けている第２の開閉手段４１がその経路を遮断する構成となることから、漏電電流が発生しないものとなり、安全性の高いインバータ装置を実現することができる。
【０１１７】
（実施例３）
図８に示すように、電圧検知回路７３は、ダイオード７４、７５、抵抗７６、７７、７８、７９、８０、フォトカプラ８１、ＰＮＰ形のトランジスタ８２、コンデンサ８３によって構成し、第１の開閉手段３６がオンしている状態においては、交流電源１に同期したパルス列を出力し、マイクロコンピュータ８４に入力している。
【０１１８】
すなわち、交流電源１のａ側の電位がｂ側に対して負となっている期間には、フォトカプラ８１のＬＥＤ側、抵抗７６、ダイオード７４を経て電流が流れることにより、フォトカプラ８１のフォトトランジスタ側がオンし、抵抗７７を通じてトランジスタ８２のベースから電流が流れてオンとなる。抵抗８０とコンデンサ８３は、雑音防止用で、マイクロコンピュータ８４にハイ出力をする。
【０１１９】
また、交流電源１のａ側の電位がｂ側に対して正となっている期間には、ダイオード７４が逆バイアスとなるため、阻止状態となり、フォトカプラ８１は、ＬＥＤ側の電流がないことからフォトトランジスタ側はオフとなる。
【０１２０】
ここで、ダイオード７５は、ダイオード７４の僅かなリーク電流などにより、フォトカプラ８１のＬＥＤ素子に高い逆電圧が印加されるのを防ぐために接続しているもので、ダイオード７５を設けていることにより、フォトカプラ８１のＬＥＤ素子の逆方向への電圧の印加は、１Ｖ以下となり、耐圧オーバーとなることはない。
【０１２１】
フォトカプラ８１のフォトトランジスタがオフであることから、トランジスタ８２は、ほぼベースエミッタ間に抵抗７８が接続されただけ状態となり、安定的にオフ状態となることから、トランジスタ８２のコレクタ端子は、抵抗７９で引き下げられ、マイクロコンピュータ８４にはローが出力される。
【０１２２】
以上のような動作により、交流電源１が６０Ｈｚである場合には、毎秒６０発のパルスがマイクロコンピュータ８４に出力され、交流電源１が５０Ｈｚである場合には、毎秒５０発のパルスがマイクロコンピュータ８４に出力される。
【０１２３】
なお、本実施例においては、抵抗７６は２２ｋΩの抵抗値を持ったものを使用しており、抵抗７７を２．２ｋΩ、抵抗７８を３．３ｋΩとすることにより、トランジスタ８２は、交流電源１のｂ端子に対するａ端子の電位が７〜１０Ｖ程度でオンし、トランジスタ８２のオン期間の比率は５０％より若干小となる。
【０１２４】
しかし、抵抗７９、８０とコンデンサ８３により、トランジスタ８２のオン期間に対して、若干ハイの期間が引き伸ばされた信号がマイクロコンピュータ８４に出力される。
【０１２５】
すなわち、トランジスタ８２がオンとなると、抵抗８０とコンデンサ８３の時定数でコンデンサ８３の充電がなされるのに対して、トランジスタ８２がオフとなった場合には、抵抗７９、８０の直列抵抗、すなわち各抵抗器の抵抗値の和とコンデンサ８３の積によって計算される時定数により、コンデンサ８３の放電がなされる。
【０１２６】
したがって、トランジスタ８２のターンオフからマイクロコンピュータ８４への出力がマイクロコンピュータ８４内のしきい値を下回ってローと判断されるまでに要する時間の方が長くなることから、結果的にマイクロコンピュータ８４は、電圧検知回路７３からの出力信号であるパルス列のハイの期間の比率は、ほぼ５０％となるように、各定数が決定されている。
【０１２７】
直流電圧検知回路８５は、抵抗８６、８７、８８、ＬＥＤ８９、ダイオード９０、９１、コンデンサ９２により構成しており、装置を使用している状態、すなわち第２の開閉手段４１がオンしている状態においては、インバータ回路４の入力の直流電圧値を検知することから、例えば交流電源１の電圧が異常に高い場合や、電動機６に電磁的な制動（ブレーキ）をかける場合にインバータ回路４からの電流が逆流してコンデンサ回路３３が充電され、高電圧となった場合などにも、それを検知して装置の動作を停止し、インバータ装置の各構成要素の破壊を防止するものである。
【０１２８】
抵抗８６、８７の抵抗値は、それぞれ１００ｋΩと１ｋΩであることから、Ｖｃ２からＬＥＤ８９の順方向電圧（約１．８Ｖ）を差し引いた値を、１０１で除した電圧値がマイクロコンピュータ８４に出力される。ここで、抵抗８８とコンデンサ９２は、ノイズ除去用で、ダイオード９０、９１は、マイクロコンピュータ８４の入力端子にノイズなどの影響でＶＤＤ以上の過電圧や負電圧が印加されないようにする目的で設けている。
【０１２９】
また、ＬＥＤ８９は、第１のコンデンサ３４と第２のコンデンサ３５の直列回路の両端電圧Ｖｃ２が高い場合に点灯して警告し、例えばインバータ回路４を実装したプリント基板を交換するサービス業務を行う時に、ＬＥＤ８９が消灯したことを確認してから作業に入ることにより、サービスマンが感電を負う心配をなくすることができる。本実施例においては、Ｖｃ２＞３０Ｖにおいては、ＬＥＤ８９は十分な輝度を有するものとなっている。
【０１３０】
図９は、マイクロコンピュータ８４のフローチャートを示している。
【０１３１】
図９において、スイッチング電源４４の出力電圧ＶＣＣが３．３Ｖ以上となると、リセットＩＣ６１の作用により、ステップ２００からマイクロコンピュータ８４の動作が始まる。
【０１３２】
そして、まずステップ２０１にてマイクロコンピュータ８４はイニシャライズし、ここで内蔵されたメモリやレジスタ、フラグなどの初期化などを行う。つぎに、ステップ２１３でＶｃ２電圧検知を行い、ステップ２１４にて、電圧がＶｓ＝８０Ｖに達するまでループ動作となり、Ｖｓ＝８０Ｖに達した時点でステップ２０２に移る。ステップ２０２においては、第１のリレー駆動回路５９にハイを出力する。
【０１３３】
つぎに、ステップ２０３にて２００ｍｓ遅延の後、ステップ２０４に移り、ここで第２のリレー駆動回路６０にハイを出力する。ステップ２１５にて１００ｍｓ遅延の後、ステップ２１６にてＶｃ２電圧検知を行い、ステップ２１７にて、Ｖｃ２＞１７０Ｖでない場合には、ステップ２１８へ移り、第２のリレー４２のオープン故障と判定し、ステップ２１９にてエラー表示をし、ステップ２２０にて終了する。
【０１３４】
ステップ２１９でのエラー表示の方法としては、様々な手法があり、例えばマイクロコンピュータ８４にブザーなどを別に接続しておいて、それを吹鳴させたり、あるいはいわゆる７セグメントの表示部などに、エラーの種類を記号化、例えば「Ｈ６０」などと表示するなどの方法がある。本実施例では、ステップ２１９以外にもエラー表示が行われるが、これらに関しても同様であり、例えば「Ｈ０９」などにように、故障に応じてＬＥＤへの表示のパターンが変化するなどしておけば、その役を果たすことができる。
【０１３５】
ステップ２１７にてＶｃ２＞１７０Ｖである場合には、ステップ２０５へ進む。以後ステップ２１０までは、前述の図５と同等のキー入力等の動作が行われる。
【０１３６】
洗濯機としてのシーケンスが完了した場合には、終了フラグがハイとなり、ステップ２０５にてＹｅｓとなるので、ステップ２２１に制御が移り、ここでは、スイッチング素子駆動回路６２とフォトサイリスタ６５に対してマイクロコンピュータ８４がすべての電位のロー出力として、全てオフ状態とする。また、この時点でマイクロコンピュータ８４に接続されているキーからの入力についても全て行わない状態に固定させる。
【０１３７】
本実施例においては、表示のための発光ダイオードなどはマイクロコンピュータ８４には接続を行ってない例を示しているが、そのような表示のための構成要素を設ける場合においては、それらに対しても完全にオフとし、結果的には外見上全く電源が切れてしまっている状態とする。
【０１３８】
その後、ステップ２１１にて第１のリレー駆動回路５９と第２のリレー駆動回路６０に対してロー出力を行い、オフの状態とする。ステップ２２２は、マイクロコンピュータ８４に内臓されたタイマをゼロからスタートする命令を実行するものである。
【０１３９】
ステップ２２３においては、第１のリレー３７の出力接点がオフ状態になったかどうかを、電圧検知回路７３からの通電信号の有無で判断する。本実施例では前述したように、交流電源１に同期したパルス列を出力する電圧検知回路７３を使用している関係上、ステップ２２３ではパルス列がある場合には、ステップ２２４に移り、ステップ２２２にてタイマクリアによりスタートしたタイマが２０秒を経過していない状態においては、ステップ２２３に戻る。
【０１４０】
したがって、２０秒以内にパルス列（通電信号）がなくなった場合には、その時点でステップ２２５に移る。ステップ２２５では、通電信号がある場合にはステップ２０１へ戻り、通電信号がない場合には繰り返す。したがって、再び電源検知回路７３からの通電信号が入力されるのを待つという動作をする。
【０１４１】
ステップ２２５において、電源検知回路７３からの通電信号が有りとなれば、ステップ２０１にジャンプさせる。よって、再びステップ２０１にてイニシャライズされ、ステップ２０２にて第１のリレー３７がオンされる。
【０１４２】
一方、ステップ２２４にて、２０秒以上になった場合には、ステップ２２６へ進み、第１のリレー３７のショート故障と判定し、ステップ２２７にて第１のリレー駆動回路５９と第２のリレー駆動回路６０にいずれもハイの信号を出力し、第２のリレー４２が正常であった場合には、第２の開閉手段４１はオンする。そして、ステップ２２８にてエラー表示をし、ステップ２２９にて終了する。
【０１４３】
なお、本実施例においては、第１のリレー３７がオンからオフに移った時点および電源入りスイッチ３９がオンされた時の判定に際して、電圧検知回路７３のノイズなどによる誤動作をさけるため、ステップ２２３、２２５については、いずれも３回聞きとし、それによって装置の信頼性を確保している。
【０１４４】
また、本実施例においては、マイクロコンピュータ８４にはソフトリセットという機能が備わっていることから、実際にはステップ２２５にてＹｅｓとなれば、前述のソフトリセット命令が実行されて、再びステップ２００から処理が開始される。
【０１４５】
図１０は、本実施例の脱水ルーチンの部分のフローチャートを示している。本ルーチンは、図９に示したステップ２０９の駆動スタートにより起動される、電気洗濯機としての洗濯、すすぎ、脱水等の各ルーチンの内の脱水ルーチンの部分における動作が、マイクロコンピュータ８４の働きにより行われるプログラムの動作を示している。
【０１４６】
図１０において、ステップ２３０にて脱水ルーチンが開始され、まずステップ２３１にてフォトカプラ６５がマイクロコンピュータ８４からの信号によりオンされ、排水弁６４に１００Ｖが供給されて、弁が開状態となると共に、洗濯兼脱水槽の機構的ブレーキが解除された状態となる。
【０１４７】
ステップ２３２にて、マイクロコンピュータ８４から、スイッチング素子駆動回路６２を通して、インバータ回路４に各スイッチング素子のオンオフ制御が行われ、電動機６が回転されて洗濯兼脱水槽が回転することによって、遠心力により脱水が行われる。
【０１４８】
ステップ２３３にて５分間遅延の後に、ステップ２３４にて、マイクロコンピュータ８４からスイッチング素子駆動回路６２に対して、すべての信号をローとする命令が出力される。この時点で、洗濯兼脱水槽の速度は８８０ｒｐｍとなっており、電動機６の速度もほぼこれに等しい速度となっており、ステップ２３４が実行された後も、洗濯兼脱水槽の慣性により、回転運動はしばし続く。
【０１４９】
ステップ２３５にて１００ｍｓ遅延の後、ステップ２３６にて電圧Ｖｃ２を検知し、ステップ２３７にて、ｘに値が保存される。そして、ステップ２３８にて、第２のリレー駆動回路６０にロー信号が出力される。ステップ２３９にて２０秒間遅延の後、ステップ２４０にて電圧Ｖｃ２が検知される。なお、この時点においては、洗濯兼脱水槽は、まだ前述の慣性による回転が残っている状態となっている。
【０１５０】
ステップ２４１にてｙに値が保存された後、ステップ２４２にて、再び第２のリレー駆動回路６０にハイ信号が出力される。ステップ２４３にて、フォトサイリスタ６５がマイクロコンピュータ８４からオフされ、排水弁６４への電圧供給を停止し、弁を閉とするとともに、連動して機構的ブレーキを作用させ、この時点において、洗濯兼脱水槽は慣性による回転が残っている状態から、完全に停止される。
【０１５１】
ステップ２４４において、ｘ−ｙの値が２５Ｖ以上である場合には、ステップ２４５へ進み、脱水動作が終了する。ステップ２４４において、ｘ−ｙの値が２５Ｖ以上でなかった場合には、ステップ２４６へ進み、第２のリレー４２のショート故障と判定し、ステップ２４７にてエラー表示がなされた後、ステップ２４８にて終了する。
【０１５２】
図１１は、本実施例の電源投入時における動作波形を示すものであり、（ａ）は電源入りスイッチ３９のオンオフ状態、（ｂ）はコンデンサ回路３３のＶｃ２電圧波形、（ｃ）は第１のリレー３７のオンオフ状態、（ｄ）は第２のリレー４２のオンオフ状態を示している。
【０１５３】
図１１において、時刻ｔ１にて電源入りスイッチ３７が使用者の操作でオンしてから、時刻ｔ３で第２のリレー４２がオンされるまでの動作については、図６と同様である。
【０１５４】
図１１においては、第２のリレー４２がオープン故障している状態において、破線で示しているように、ｔ３以降もコンデンサ回路３３の電圧Ｖｃ２は引き続き１４０Ｖ程度（交流電源１が１００Ｖのとき）の値となり、実線で示した正常時に比して、ほぼ１／２の低い値となる。
【０１５５】
したがって、図９のステップ２１６において、図１１（ｂ）に示すＶＡとＶＢがＶｃ２の値として読み込まれ、図９のステップ２１７にて、ＶＢの場合にはＮｏとなり、ステップ２１８にて第２のリレー４２のオープン故障判定がなされる。
【０１５６】
図１２は、図１０に示した脱水ルーチン中のステップ２３８以降の動作について示したものであり、（ａ）はコンデンサ回路３３の電圧Ｖｃ２の電圧波形、（ｂ）は第２のリレー４２のオンオフ状態を示した波形図である。
【０１５７】
図１２において、時刻ｔ１において、第２のリレー４２がオフされ、その後、図８に示す直流電圧検知回路８５内に接続された抵抗８６、ＬＥＤ８９、抵抗８７の直列回路に約２．８ｍＡの電流が流れることから、第１のコンデンサ３４から電荷が放電されていき、第１のコンデンサ３４の端子間電圧が低下していくことから、Ｖｃ２の値が時刻ｔ１以降、時間とともに低下していくことになる。
【０１５８】
なお、この状態において、第２のコンデンサ３５については、第１のリレー３７が引き続きオンされていることから、依然として１４０Ｖ程度の電圧を保持する。
【０１５９】
図１０のステップ２３６においては、図１２の時刻ｔ２の状態となっており、第２のリレー４２が正常にオフされていた場合には、実線で示すように、時刻ｔ１時点から８２Ｖの電圧低下となる。
【０１６０】
これに対して、第２のリレー４２の接点が溶着や、第２のリレー駆動回路６０の故障等により、オンしたままの状態となった場合（（ｂ）参照）には、破線で示すように、時刻ｔ２においても依然として約２８０Ｖの電圧を保ったままの状態となることを発明者らは実験でも確認している。
【０１６１】
したがって、図１０のステップ２４４にて、第２のリレー４２がショート故障の場合には、ステップ２４６へ進み、第２のリレー４２のショート故障と判定する。
【０１６２】
図１３は、図９のステップ２１１以降の動作波形を示している。図１３においては、（ａ）は第１のリレー３７のオンオフ状態、（ｂ）は第２のリレー４２のオンオフ状態、（ｃ）は電圧検知回路７３の出力電圧波形を示している。
【０１６３】
図９のステップ２１１にて、第１のリレー３７と第２のリレー４２がオフされると、リレーのターンオフ動作の遅れ時間後に、時刻ｔ１となり、第１のリレー３７が正常であれば、（ｃ）の実線で示するように、電圧検知回路７３の出力電圧は、ほぼゼロとなる。
【０１６４】
一方、第１のリレー３７が出力接点が溶着していたり、また第１のリレー駆動回路５９の故障などにより、オンしたままの状態が継続される場合には、（ｃ）の破線で示すように、交流電源１に同期したパルス列が引き続きマイクロコンピュータ８４に入力される状態となる。したがって、ステップ２２４よりステップ２２６に移行し、第１のリレー３７のショート故障と判定する。
【０１６５】
ただし、この状態においては、第１のリレー３７はオンであるが、第２のリレー４２はオフしていることから、第１のコンデンサ３４の電位は、直流電圧検知回路８５により放電され、やがては第１のコンデンサ３４への逆電圧の印加に及ぶものとなり、第１のコンデンサ３４が電解コンデンサを使用していることから、その後、ステップ２２７を行うことにより、上述した第１のコンデンサ３４への逆電圧印加を防止し、安全性、信頼性に関する不安の発生を防止することができる。
【０１６６】
また、コンデンサ回路３３を１個のコンデンサで構成している場合においては、第２の開閉手段４１がオフのままであっても、そのコンデンサに逆電圧がかかることはないが、例えば本実施例で用いているようなスイッチング電源をコンデンサに接続して約１４０Ｖの電圧を供給するような構成としている場合には、コンデンサの電圧低下による制御回路への電源供給が行われなくなることから、やはり第２の開閉手段をオンすることによるコンデンサ回路の電圧の復帰が有効となる。
【０１６７】
ただし、例えば第１のコンデンサ３４の端子間にダイオードを追加して設け、その極性をアノードが第１のコンデンサ３４のマイナス端子とし、カソードが第１のコンデンサ３４のプラス端子に接続されるようにして、第１のコンデンサ３４に印加される逆電圧を問題ない値（１Ｖ以下）に抑えてもよい。
【０１６８】
なお、本実施例においては、図１０のステップ２３５を設けることにより、インバータ回路４の各スイッチング素子をオフさせた後、電動機６の各電機子巻線のインダクタンスに蓄えられたエネルギーにより、インバータ回路４からコンデンサ回路３３に逆流する電流がなくなった状態とし、その後に第２の開閉手段４１をオフすることができる。
【０１６９】
それによって、インバータ回路４の各スイッチング素子、および整流器２内の各ダイオードに高電圧が印加され、破壊されるのを防止することができる。
【０１７０】
特に本実施例は、電気洗濯機として動作している中で、洗濯兼脱水槽が惰性で回転している期間に、第２の開閉手段４１をオフさせていることから、本実施例で２０秒という比較的時間を有する第２の開閉手段４１のショートの検知を、洗濯のフルコース（洗濯、すすぎ、脱水）の必要時間を伸ばすことなく、実施することができる。
【０１７１】
特に本実施例においては、給水時においてはインバータ回路４により電動機６と洗濯兼脱水槽を３５ｒｐｍで回転をさせ、洗剤の溶けを良くするという動作を行わせていることから、給水期間には上記のような第２の開閉手段４１をオフすることはできないものとなり、従って上記のように脱水の惰性回転時としている。
【０１７２】
しかしながら、特にこのような脱水の惰性回転中に行わなければならないというものではなく、例えば給水中、排水中などにインバータ回路４と電動機６が働いていない期間が２０秒程度とることができるのであれば、その間に第２の開閉手段４１に制御回路４３からオフ信号を出し、直流電圧検知回路８５の出力を検知して判定を行うようにしてもよい。
【０１７３】
なお、本実施例においては、特に電圧検知回路７３にダイオード７４を用い、交流電源１のａ端子がｂ端子に対して正の電位にある場合においては、電圧検知回路７３にはダイオード７４が逆阻止状態となり、電流が流れない構成とし、漏電電流の経路を防ぐものとしている。
【０１７４】
すなわち、図１８に示したような、交流電源１のｂ端子が接地され、ａ端子がｂ端子に対して正の電位となった場合において、整流器２の入力端子ｃから入力端子ｄ間に電流を通じる経路があると、第２の開閉手段４１を高電位側のコンデンサ１３（本実施例では第１のコンデンサ３４）に直列に設けた構成としていても、低電位側のコンデンサ１４（本実施例では第２のコンデンサ３５）を通して漏電電流が流れるものとなり、ダイオード７４は、その経路を遮断する。
【０１７５】
漏電電流が流れなくなることにより、安全性を高めると同時に、ダイオード７４は、漏電電流による電圧検知回路７３の誤動作も防止することができる。
【０１７６】
すなわち、もしも図８に示した回路構成とは逆に、ダイオード７４、７５とフォトカプラ８１のＬＥＤの向きをすべて逆として構成したとすると、漏電電流によっても電圧検知回路７３は、マイクロコンピュータ８４にパルス列を出力するものとなり、例えば第１の開閉手段３６のショート故障検知や、電源切りスイッチ３９を操作した後に、マイクロコンピュータ８４がリセットされるまでの間に、再び電源入りスイッチ３９がオンされた場合などにも、誤動作を起こし、正規の動作をしないものとなる。
【０１７７】
また、例えば排水弁として同期モータと減速用の歯車を多数用いたギヤードモータと称されるようなものでカムを回転させ、このカムの回転角度に応じて弁の開閉を行わせるものを用い、そのカムの回転角度（位置）を知るために、角度によってオンオフする接点を設けておいて、その接点のオンオフ状態を制御回路４３に検知させるという構成とし、制御回路４３から弁の開閉制御を行わせるという方法もとることができるが、その場合には、接点は、交流電流を通じることが信頼性を確保する上で必要となり、特に低コストの銀接点とする場合には、電気洗濯機として高湿という悪条件下であることから、交流電流を通じさせることがとりわけ重要となる。
【０１７８】
このような銀接点を用いた排水弁を用い、その接点を整流器２のｃ−ｄ間に抵抗と直列に接続するような構成をとる場合においては、電圧検知回路７３のようにダイオード７４を設けることはできないが、抵抗値を５６ｋΩ程度とすることにより、図１８に示した条件での漏電電流は、実効値で２ｍＡ以下とすることができ、人体に流れたとしてもそれによる危険は問題とはならない範囲とすることができ、低コストで安全性確保された装置を実現することができる。
【０１７９】
なお、本実施例においては、例えば零相変流器などにより、装置の入力電流の差を検知して漏電電流（漏洩電流）の検知を行うということはしていないが、さらにそのような漏電電流を検知する構成を付加してもよく、例えば、動作中に漏電電流を検知した場合に、第１のリレー３７と第２のリレー４２を共にオフとするようにすれば、装置を使用しているときに漏電が起こっても、それを即座に検知して、それを例えば制御回路に出力させ、制御回路からの信号によってインバータ回路４を停止させると共に、第１のリレー３７と第２のリレー４２を共にオフとするなどにより、その後は本発明の各実施例で説明したように、漏電経路が遮断された安全な状態とすることができるようになり、極めて安全性の高いインバータ装置を実現することができる。
【０１８０】
（実施例４）
図１４に示すように、インバータ４の入力端子間に、０．０３３μＦの静電容量を有し、ＤＣ６００Ｖの耐圧を持った、メタライズドポリエステルフィルム形のコンデンサ９３を設けている。他の構成は上記実施例１と同じである。
【０１８１】
第２の開閉手段４１がオフとなった場合、コンデンサ９３はインバータ回路４の入力端子間および整流器２の出力端子間に接続されていることから、ノイズ等によるインバータ回路４の入力電圧が異常に高くなるというような状態を防ぐことができ、インバータ回路４内の各スイッチング素子とダイオード、また整流器２内の各ダイオードの耐圧破壊なども防ぐことができる。
【０１８２】
また、コンデンサ９３をインバータ回路４の入力端子の近くに設けることにより、装置を動作させている場合においても、コンデンサ９３が特にサージ電圧等の吸収に効果を発揮し、インバータ回路４内の各スイッチング素子のスイッチング動作における責務を軽減し、損失を低減するという効果も発揮する。
【０１８３】
なお、コンデンサ９３を設けたことにより、装置を使用していない場合、コンデンサ９３を通る漏電経路が存在するものとなるが、例えば０．０３３μＦで２８０Ｖまでの充電をする際の電荷量については、漏電電流３０ｍＡでも１ｍｓ以内という極めて短い時間でコンデンサ９３の充電が完了し、漏電電流が流れなくなることから、発明者らの実験によれば、コンデンサ９３の静電容量がこの程度小さければ、安全上の問題が発生するには至らないものであった。
【０１８４】
なお、上記実施例１、実施例３においては、第１の開閉手段３６および第２の開閉手段４１にリレーを使用している構成を示しているが、特にリレーに限るものではなく、例えばＭＯＳ形の双方向スイッチなどを使用してもよい。
【０１８５】
また、各実施例においては、インバータ回路４は６石とし、電動機６も３相のものを使用しているが、これも特にこのような構成に限られるものではなく、例えば、インバータ回路４を高電位側スイッチング素子２個と低電位側スイッチング素子２個の４石構成として、各スイッチング素子に逆方向にダイオードが接続されている構成とし、一方、電動機６については電機子巻線を１本のみの単相のものとして、４石構成のインバータ回路出力に接続するような構成とした場合にあっても成り立つものであり、本発明の構成を用いることにより同等の効果が得られる。
【０１８６】
また、上記実施例３では、第２の開閉手段４１のショート故障とオープン故障、および第１の開閉手段３６のショート故障の判定を行った場合、エラー表示を行うものとしているが、例えばマイクロコンピュータ８４に電源電圧ＶＤＤがなくなっても記憶内容が消えない不揮発性メモリを接続して設け、上述の故障判定を行った場合には、不揮発性メモリに故障の種類などを記録しておけば、その後装置の電源を切っても、不揮発メモリ内に故障状況が残るため、後でサービスマンやメーカの技術者が、その内容を読み出せば故障の種類などを知ることができ、サービス面でも優れたインバータ装置を実現することができる。
【０１８７】
【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、交流電源と、前記交流電源を整流する整流器と、前記整流器の出力に接続した少なくとも１個のコンデンサを有するコンデンサ回路とインバータ回路と、前記インバータ回路に接続した制御回路と、前記インバータ回路の出力に接続した電動機と、前記交流電源の一方の端子と前記整流器の一方の入力端子の間に接続した第１の開閉手段と、前記コンデンサ回路に直列接続した第２の開閉手段とを有し、前記制御回路は前記コンデンサ回路の両端の電圧を検知する直流電圧検知回路により前記第２の開閉手段のオープン、あるいはショート故障を検知するようにしたから、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができる。
【０１８８】
また、請求項２に記載の発明によれば、第２の開閉手段は制御回路によりオンオフ制御が可能であり、前記制御回路は、インバータ回路を停止した後、前記第２の開閉手段をオフに制御し、その後直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のショート故障を判定するようにしたから、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができ、その上インバータ装置の使用中には、直流電圧検知回路によりインバータ回路の入力電圧値が検知できるとともに、第２の開閉手段のショート故障を起こした場合、故障の判定を行うことができる。
【０１８９】
また、請求項３に記載の発明によれば、第２の開閉手段が正常である場合、制御回路は、オフ状態となっている前記第２の開閉手段を再びオンさせるようにしたから、コンデンサ回路には、再び第２の開閉手段を通じて充電電流が供給され、印加される電圧を通常の値に戻すことができる。
【０１９０】
また、請求項４に記載の発明によれば、制御回路は、第１の開閉手段がオンされ、第２の開閉手段もオン制御されている期間に、直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のオープン故障を判定するようにしたから、装置を使用しないとき、第１の開閉手段と第２の開閉手段を共にオフとすることによって、インバータ回路または電動機などの水没等により大地との間に導通が生じても、第１の開閉手段と第２の開閉手段により、コンデンサ回路への充電電流供給経路が完全に断たれ、したがって漏電電流をなくすことができ、安全なインバータ装置を実現することができ、その上インバータ装置の使用中には、直流電圧検知回路によりインバータ回路の入力電圧値が検知できるとともに、第２の開閉手段の出力接点のオープン故障時に故障の判定をすることができる。
【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】同インバータ装置のスイッチング電源の一部ブロック化した回路図
【図３】同インバータ装置のスイッチング電源の入出力特性図
【図４】同インバータ装置のリセットＩＣの入出力特性図
【図５】同インバータ装置の要部動作フローチャート
【図６】同インバータ装置の電源投入時の動作タイムチャート
【図７】本発明の第２の実施例のインバータ装置の一部ブロック化した回路図
【図８】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９】同インバータ装置の要部動作フローチャート
【図１０】同インバータ装置の脱水ルーチンのフローチャート
【図１１】同インバータ装置の電源投入時の動作タイムチャート
【図１２】同インバータ装置の脱水時の動作タイムチャート
【図１３】同インバータ装置の第１のリレーと第２のリレーオフ後の動作タイムチャート
【図１４】本発明の第４の実施例のインバータ装置の一部ブロック化した回路図
【図１５】従来のインバータ装置の一部ブロック化した回路図
【図１６】従来のインバータ装置の第２の例の一部ブロック化した回路図
【図１７】従来のインバータ装置の第３の例の一部ブロック化した回路図
【図１８】従来のインバータ装置のａ端子が正電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【図１９】従来のインバータ装置のａ端子が負電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【図２０】従来のインバータ装置の第２の例のａ端子が正電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【図２１】従来のインバータ装置の第２の例のａ端子が負電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【図２２】従来のインバータ装置の第３の例のａ端子が正電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【図２３】従来のインバータ装置の第３の例のａ端子が負電位での漏電電流経路を示す要部回路図
【符号の説明】
１ 交流電源
２ 整流器
４ インバータ回路
６ 電動機
３３ コンデンサ回路
３４ 第１のコンデンサ（コンデンサ）
３５ 第２のコンデンサ（コンデンサ）
３６ 第１の開閉手段
４１ 第２の開閉手段
４３ 制御回路

Claims (4)

1. 交流電源と、前記交流電源を整流する整流器と、前記整流器の出力に接続した少なくとも１個のコンデンサを有するコンデンサ回路とインバータ回路と、前記インバータ回路に接続した制御回路と、前記インバータ回路の出力に接続した電動機と、前記交流電源の一方の端子と前記整流器の一方の入力端子の間に接続した第１の開閉手段と、前記コンデンサ回路に直列接続した第２の開閉手段とを有し、前記制御回路は前記コンデンサ回路の両端の電圧を検知する直流電圧検知回路により前記第２の開閉手段のオープン、あるいはショート故障を検知するようにしたインバータ装置。
2. 第２の開閉手段は制御回路によりオンオフ制御が可能であり、前記制御回路は、インバータ回路を停止した後、前記第２の開閉手段をオフに制御し、その後直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のショート故障を判定するようにした請求項１記載のインバータ装置。
3. 第２の開閉手段が正常である場合、制御回路は、オフ状態となっている前記第２の開閉手段を再びオンさせるようにした請求項２記載のインバータ装置。
4. 制御回路は、第１の開閉手段がオンされ、第２の開閉手段もオン制御されている期間に、直流電圧検知回路からの出力により前記第２の開閉手段のオープン故障を判定するようにした請求項１記載のインバータ装置。

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