本发明涉及洗衣机。
背景技术：
关于洗衣机，目前提供有：以三相无刷dc马达为驱动源，利用逆变电路来驱动所述马达的洗衣机。此种洗衣机中，作为成为运转中温度上升问题的部位，有马达的绕组、逆变电路的开关元件。于是，以往提出以下方案，即：在马达控制装置中，检测马达的绕组、逆变电路的温度，当检测温度超过阈值的情况下，限制流于逆变电路中的电流，由此，抑制马达的绕组、逆变电路的温度上升(例如参照专利文献1)。
专利文献
专利文献1：日本特开2010－172124号公报
技术实现要素：
洗衣机的马达的绕组和逆变电路的开关元件，其温度变化的特性各不相同。例如，马达的绕组具有容易升温又容易冷却的特性，而开关元件具有不易升温且不易冷却的特性。另外，洗衣机中，虽然进行洗涤、漂洗、脱水这些行程，但是，特别是在洗涤行程中还存在着与其它行程相比容易发生马达温度上升的特有情形。因此，希望有效地保护洗衣机中的、马达的绕组及逆变电路的开关元件这两方。
于是，提供一种能够在温度异常下有效地保护马达的绕组及逆变电路的开关元件的洗衣机。
实施方式的洗衣机包括：马达；逆变电路，该逆变电路具备驱动所述马达的开关元件；控制装置，该控制装置控制所述马达而执行包含洗涤行程在内的洗涤运转；元件温度检测装置，该元件温度检测装置检测所述开关元件的温度；以及马达温度判定设备，该马达温度判定设备判定所述马达的温度，所述控制装置基于所述元件温度检测装置所检测到的元件温度、以及所述马达温度判定设备所判定的马达温度，来控制洗涤运转。
根据上述构成，由于控制装置利用马达的马达温度及逆变电路的元件温度这两者，来控制洗涤运转，因此，能够防止异常的温度上升，并且，能够使逆变电路及马达以最大限度的性能进行动作，直至各温度接近于限制值。其结果，能够在温度异常下有效地保护马达的绕组及逆变电路的开关元件。
附图说明
图1给出了一个实施方式，是概略地表示洗衣机的构成的纵向截面侧视图。
图2是拆下盖体后所表示出的洗衣机的后视图。
图3是概略地表示洗衣机的控制系统所涉及的电气结构的图。
图4是表示电子单元的主要部分构成的纵向截面侧视图。
图5是表示连续进行了3次标准过程的洗涤运转时的温度变化的情形的图。
图6是表示洗涤行程中的初始温度较低时的温度上升的情形的图。
图7是表示洗涤行程中的初始温度较高时的温度上升的情形的图。
图8是概略地表示检查模式下控制装置所执行的处理顺序的流程图。
符号说明：
1…洗衣机、2…外箱、6…水桶、11…转桶、13…搅拌体、17…驱动机构部、18…马达、21…离合器机构、30…电子单元、33…逆变电路、34…控制装置(马达温度判定设备)、35a～35f…igbt(开关元件)、42a～42f…元件温度检测装置、52…动力模块、54…散热片、55…冷却风扇、56…存储部。
具体实施方式
以下，参照附图，对适用于所谓的纵轴型的洗衣机(全自动洗衣机)的一个实施方式进行说明。首先，参照图1及图2，对本实施方式所涉及的洗衣机1的整体构成进行说明。洗衣机1包括例如由钢板构成且整体为矩形的外箱2。在该外箱2的底部设置有具有4个脚部3的底板4。另外，外箱2的背面板被构成为矩形框状，在其内侧形成有检修用的开口部2a。该开口部2a被盖板5(参照图1)以能够拆装的方式封堵。
图2的局部也示出了在所述外箱2内，积存洗涤水的水桶6设置成：被众所周知结构的弹性悬挂机构7(参照图1)弹性地悬挂支撑。如图1所示，在所述水桶6的底部形成有排水口8，在该排水口8连接有具备电子控制式的排水阀9的排水路10。另外，虽然没有详细图示，但是，在水桶6的底部设置有空气捕集器(airtrap)，借助与该空气捕集器连接在一起的空气管而设置有：对水桶6(转桶11)内的水位进行检测的水位传感器(未图示)。
在所述水桶6内以能够旋转的方式设置有：呈大致有底圆筒状且兼用作洗涤桶及脱水桶的纵轴型的转桶11。在该转桶11的上端部安装有例如充液型的旋转平衡器12。另外，在该转桶11的周壁部形成有脱水孔11a。在该转桶11的内底部配置有搅拌体(波轮)13。在转桶11内收纳未图示的洗涤物，进行该洗涤物的洗涤、漂洗、脱水、干燥。
在所述水桶6的上部安装有水桶盖14。该水桶盖14构成为：在其大致中央部设置有洗涤物取放用的开口部14a，并且，安装有对该开口部14a进行开关的内盖15。在水桶盖14的上表面的后部设置有供水用的供水口16。另外，如图1所示，在所述水桶6的下部(外底部)配置有驱动机构部17。
该驱动机构部17包括：马达18，该马达18由外转子型的dc三相无刷马达构成；中空的桶轴19；搅拌轴20，该搅拌轴20贯穿该桶轴19；以及离合器机构21(仅图3中图示)，该离合器机构21将马达18的旋转驱动力选择性地向这些轴19、20传递等。在所述桶轴19的上端连结有所述转桶11，在所述搅拌轴20的上端连结有所述搅拌体13。
所述离合器机构21具备以例如螺线管为驱动源的众所周知的结构，利用后述的控制装置进行切换控制。所述离合器机构21在洗涤时及漂洗时(洗涤行程)，在转桶11固定(停止)的状态下，将马达18的驱动力经由搅拌轴20而向搅拌体13传递，从而以低速直接对搅拌体13进行正反旋转驱动。另外，在脱水时(脱水行程)，在桶轴19与搅拌轴20连结的状态下，将马达18的驱动力经由桶轴19向转桶11传递，沿着一个方向以高速直接对转桶11(及搅拌体13)进行旋转驱动。
另一方面，图2也示出了在所述外箱2的上部安装有：呈薄型中空箱状的合成树脂制的顶盖22。在该顶盖22的上表面中央，以位于所述转桶11的上方的方式形成有大致圆形的洗涤物出入口(未图示)，且设置有用于对该洗涤物出入口进行开关的双折式的盖23(仅在图1中图示)。虽然没有图示，但是，在所述顶盖22的前部上表面部设置有：用于使用者选择洗涤运转的过程、指示运转开始的操作面板。
在该顶盖22的后部设置有：用于向水桶6内供水的供水机构24。供水机构24包括供水阀25、注水盒26、以及具有弯曲性的供水管27，且供水管27的前端部连接于所述供水口16。供水阀25具备供水插口25a，从而在该供水插口25a连接有：与未图示的自来水的水龙头连接在一起的连接管的前端部。当供水阀25开放时，由自来水供应的水经由注水盒26及供水管27而从供水口16向转桶11内及水桶6内供给。
并且，本实施方式中，以位于外箱2内的背壁侧的下部、此时为所述开口部2a的下部的方式设置有电子单元30。虽然没有详细图示，但是，该电子单元30构成为：在前后方向上呈薄型横长矩形的壳体31(参照图4)内具备电源电路32、马达18驱动用的逆变电路33、控制装置34等。控制装置34构成为以由cpu、rom、ram等构成的计算机为主体，对洗衣机1整体进行控制。
虽然省略了详细的说明，但是控制装置34基于来自操作面板的操作信号及来自各种传感器的信号，来控制供水阀25、排水阀9、离合器机构21、马达18等，执行包含洗涤、漂洗、脱水行程在内的洗涤运转。洗涤行程中，马达18每隔1秒至几秒以100rpm～150rpm进行一次正反旋转。该洗涤行程中，虽然转速较低，但是负荷转矩大，马达电流增大。脱水行程中，马达18最大以900rpm左右进行旋转。该脱水行程中，虽然转速大，但是负荷转矩小，马达电流减小。
图3概略地表示所述马达18的控制系统的构成，马达18构成为具有三相的绕组18u、18v、18w，利用pwm方式的逆变电路33进行驱动控制。所述逆变电路33构成为：将作为半导体开关元件的6个igbt35a～35f三相桥接在一起；在各igbt35a～35f的集电极与发射极之间连接有续流二极管36a～36f。逆变电路33的各相输出端子37u、37v、37w与马达18的各相端子(各相绕组18u、18v、18w)连接在一起。
该逆变电路33的下臂侧的igbt35d、35e、35f的发射极分别经由分流电阻(电流检测电阻)38u、38v、38w而连接于直流电源线39b(地线)。igbt35d、35e、35f的发射极和分流电阻38u、38v、38w之间的相互连接点与电平移位电路40及过流比较电路41连接在一起。
所述电平移位电路40构成为：对分流电阻38u、38v、38w的端子电压进行电平移位及放大，并以电流检测信号的形式提供给所述控制装置34。这种情况下，在下臂侧的igbt35d、35e、35f导通时，将分流电阻38u、38v、38w的端子电压读入控制装置34。本实施方式中，控制装置34根据流于马达18的各相绕组中的电流值来判定马达18(绕组)的温度，构成温度判定设备。另外，所述过流比较电路41设置成：用于对在例如逆变电路33的上下臂短路时等产生的过流进行检测，当基于分流电阻38u、38v、38w的端子电压来检测过流状态时，向控制装置34输出过流检测信号。
并且，本实施方式中，在各igbt35a～35f部分设置有：用于直接检测这些igbt35a～35f的温度的元件温度检测装置42a～42f。元件温度检测装置42a～42f由例如热敏电阻等构成，其温度检测信号被输入到控制装置34。另外，在所述马达18配置有：检测转子的旋转位置的由3个霍尔ic构成的位置传感器43。这些位置传感器43的检测信号被输入到控制装置34，控制装置34可以根据该传感器信号，来检测马达18的旋转方向及旋转位置。
在所述逆变电路33的输入侧连接有电源电路32。该电源电路32构成为：利用由二极管桥构成的全波整流电路45及串联连接的2个电容器46a、46b，对100v的交流电源44进行倍电压全波整流，向直流电源线39a、39b输出约280v的直流电压。直流电源线39b连接于地线。在直流电源线39a、39b之间连接有所述逆变电路33。
第一电源电路47对向逆变电路33供给的约280v的驱动用电源进行降压而生成15v电源，向控制装置34及驱动电路48供给。另外，第二电源电路49(控制电源电路)为：对上述驱动用电源进行降压而生成3.3v的控制用电源，并向控制装置34供给的三端子调节器。高压激励电路50配置成：用于驱动逆变电路33中的上臂侧的igbt35a～35c。另外，在直流电源线39a、39b之间连接有电阻元件51a、51b的串联电路，两者的通用连接点与控制装置34的输入端子连接在一起。
所述控制装置34经由电平移位电路40而检测流于逆变电路33的各相中的电流、亦即检测流于马达18的各相绕组中的电流，基于其检测到的电流值、以及由外部提供的速度指令等，进行马达18的矢量控制。此时，控制装置34通过进行电压相位控制而生成电压率变化为正弦波状的三相上下部分的pwm信号(通电控制信号)，控制逆变电路33。这种情况下，控制装置34将生成的pwm信号经由驱动电路48以及处于上侧的高压激励电路50而输出给逆变电路33的各igbt35a～35f的门极。
本实施方式中，所述逆变电路33、驱动电路48、高压激励电路50等构成为例如1个动力模块(ipm)52。所述各元件温度检测装置42a～42f也包括在动力模块52中。如图4所示，在电子单元30的壳体31内，动力模块52设置成安装于电路基板53。与此同时，在动力模块52的外表面的散热面涂敷有未图示的散热用硅，隔着该散热用硅而安装有例如铝制的散热片54。另外，虽然没有详细图示，但是，在壳体31内包括有：用于朝向所述散热片54等供应冷却风的冷却风扇55(参照图3)。
另外，本实施方式中，如图3所示，所述控制装置34经由逆变电路33而对马达18进行控制，并且，控制排水阀9、离合器机构21、供水阀25、冷却风扇55等。此时，控制装置34主要利用其软件的构成(运转控制程序的执行)，基于来自各传感器的输入信号等，对上述各机构进行控制，从而执行包含例如洗涤、漂洗、脱水行程在内的洗涤运转。
如以下的作用说明所述，本实施方式中，向控制装置34输入所述元件温度检测装置42a～42f检测到的igbt35a～35f的温度(以下、元件温度)。与此同时，控制装置34根据流于马达18的各相绕组18u、18v、18w中的电流值，来判定马达18(绕组)的温度(以下、马达温度)。并且，控制装置34基于这些元件温度及马达温度来控制洗涤运转。具体而言，在元件温度及马达温度中的任意一方或两方为阈值以上的高温时，控制装置34进行变更控制，以便减弱马达18的动作。
作为阈值，对于元件温度而言例如为100℃，对于马达温度而言例如为110℃。另外，在马达温度为阈值以上的情况下，作为减弱马达18的动作的控制，执行：设置马达18的休止(停止)时间、缩短运转时间、长时间执行脱水行程等。在元件温度为阈值以上的情况下，作为减弱马达18的动作的控制，执行：延长马达18的休止(停止)时间、增加冷却风扇55的风量等。
并且，本实施方式中，控制装置34根据洗涤行程初期的所述元件温度及马达温度，来推定：在该洗涤行程结束之前，是否有马达18及逆变电路33的igbt35a～35f中的至少任意一方超过限制值。在预测为超过限制值的情况下，控制装置34对马达18的动作进行控制，以使其从洗涤行程的途中不超过该限制值。这种情况下，在控制装置34推定马达18及逆变电路33的igbt35a～35f的温度上升值时，洗涤行程中所预想到的马达18及igbt35a～35f各自的温度变动的数据被预先存储在存储部56(参照图3)中。
控制装置34基于存储部56中存储的igbt35a～35f的温度变动数据，根据在洗涤行程的初期检测到的元件温度，来推定在洗涤行程结束之前元件温度上升到什么程度。同样地，控制装置34基于存储部56中存储的马达18的温度变动数据，根据在洗涤行程的初期检测到的马达温度，来推定在洗涤行程结束之前马达温度上升到什么程度。另外，作为所述限制值，可以使用与上述阈值同等的数值，对于元件温度而言例如为100℃，对于马达温度而言例如为110℃。作为减弱马达18的动作的控制，也可以采用延长马达18的休止(停止)时间等与上述同样的控制。
此外，本实施方式中，控制装置34构成为：基于例如操作面板中的操作指示，执行检查模式。在该检查模式时，控制装置34执行老化(aging)运转动作，根据元件温度及马达温度的上升程度，来判断有无异常。通过元件温度、马达温度分别是否超过预先设定的规定范围，来判断有无异常。控制装置34构成为：在判断为有异常的情况下，在例如操作面板中进行与该异常种类相对应的提醒告知。
更具体而言，在igbt35a～35f的情况下，假设在－30～130℃的范围内进行使用，该范围为规定范围。在马达18的情况下，假设在－30～150℃的范围内进行使用，该范围为规定范围。并且，在仅有元件温度超过规定范围的情况下，判断为动力模块52或者散热片54的安装不良(散热用硅的涂敷不良)的异常，并提醒告知该内容。在仅有马达温度超过规定范围的情况下，判断为在马达18中存在绕组短路等异常，并提醒告知该内容。在元件温度及马达温度均超过规定范围的情况下，判断为驱动机构部17的轴承等存在不良情况(不良)，并提醒告知该内容。
接下来，再参照图5～图8，对上述构成的洗衣机1的作用进行说明。上述构成的洗衣机1中，对逆变电路33的igbt35a～35f的元件温度进行检测，另外，利用控制装置34，判定马达18的马达温度。控制装置34基于这些元件温度及马达温度，对马达18进行控制，同时执行洗涤运转。此时，可以利用元件温度及马达温度这两者进行控制，因此，控制装置34能够防止igbt35a～35f及马达18的绕组的异常温度上升，并且，能够使igbt35a～35f及马达18以最大限度的性能进行动作，直至各温度均接近限制值。
此处，洗衣机1中存在如下特有的情形，可以进行考虑到这些情形的控制。即，马达18的绕组具有容易升温又容易冷却的特性，而逆变电路33的igbt35a～35f具有不易升温且不易冷却的特性。另外，洗涤运转中，还存在如下情形：虽然进行洗涤、漂洗、脱水这些行程，但是，特别是在洗涤行程中，与脱水行程相比，容易发生马达18的温度上升，在脱水行程中，马达18因转桶11的旋转而受到譬如冷却风，当然能够使洗涤行程中上升的温度降低。
图5给出了洗衣机1中连续反复进行了3次标准的洗涤运转过程时的调查了解元件温度及马达温度的变化情形而得到的结果之一例。由该图5还能够了解得出：洗涤行程中容易发生马达18的温度上升；脱水行程中马达温度降低；以及对于元件温度及马达温度这两者而言，第二次的温度比第一次的温度高，第三次的温度比第二次的温度高等。
这种情况下，洗衣机1中，进行如下设计：即便连续运转3次，元件温度也都被抑制在阈值(100℃)以下，马达温度被抑制在阈值(110℃)以下。但是，由于外部环境、部件的经年劣化、故障、使用者的使用方法等，有时元件温度或马达温度在阈值以上。例如，在使用者采用仅进行了洗涤行程后、接下来进行洗涤行程的使用方法的情况下，与图5相比，马达温度的上升可能更加明显。
于是，控制装置34在元件温度及马达温度中的至少一方为阈值以上的情况下，进行如下控制：变更洗涤运转的控制，主要是减弱马达18的动作。例如，在马达温度升高的情况下，延长脱水行程的时间或者延长马达18的休止时间，由此，能够使马达温度有效地降低。在元件温度升高的情况下，延长供水时间等，延长不向马达18通电的时间，或者提高用于对动力模块52进行冷却的冷却风扇55的风量，从而能够使igbt35a～35f的温度有效地降低。
另外，如上所述，控制装置34根据在洗涤行程的初期(例如相对于整个洗涤行程的时间而言为初期的1/3的时间带)所检测到的元件温度、以及马达温度和存储部56中所存储的温度变动数据，来推定在洗涤行程结束之前的马达18及逆变电路33的igbt35a～35f的温度上升程度。在预测为马达18及igbt35a～35f中的至少任意一方超过限制值(阈值)的情况下，控制装置34从洗涤行程的途中(例如相对于整个洗涤行程的时间而言为经过1/3的时间之后)进行减弱马达18的动作的控制，以便使其不超过该限制值。
此处，图6给出了例如进行第一次洗涤行程时的约15分钟的洗涤行程中的元件温度及马达温度的变动情形。洗涤行程初期的元件温度、马达温度均为约30℃，根据该温度，来判断为：对于元件温度及马达温度这两者而言，均能够以通常的控制没有问题地进行洗涤行程。因此，这种情况下，无需进行减弱马达18的动作的控制。
与此相对，图7给出了例如反复进行了洗涤运转时的第多次的洗涤行程中的元件温度及马达温度的变动情形。此处，在洗涤行程的初期，马达温度较高，为约40℃，另外，元件温度也高达接近约50℃。这种情况下，预测为：如果继续通常的控制，则例如马达温度会超过限制值(110℃)。因此，控制装置34从洗涤行程的途中、例如图中的符号a所示的经过5分钟左右后，进行减弱马达18的动作的控制，例如进行使马达18的休止(停止)时间比通常要长等控制。由此，即便在洗涤行程初期的马达温度(或元件温度)高的情况下，也能够防止马达18及igbt35a～35f的异常的温度上升。
此外，本实施方式中，例如，在产品出厂前的检查工序中，基于作业者的操作面板的输入操作，控制装置34执行：检查马达18及igbt35a～35f的温度上升的检查模式。图8的流程图给出了检查模式中控制装置34执行的处理顺序。即，在步骤s1，输入检查模式时，在步骤s2执行老化运转动作，从而确认动作后的元件温度及马达温度。
在接下来的步骤s3中，判断是否仅有元件温度超过了预先设定的规定范围(例如－30～130℃的范围)。在元件温度超过规定范围的情况下(步骤s3中为yes)，在步骤s4，通过例如操作面板的显示，来提醒告知：具有动力模块52或者散热片54的安装不良的内容。在步骤s5，判断是否仅有马达温度超过了预先设定的规定范围(例如－30～150℃的范围)。在马达温度超过规定范围的情况下(步骤s5中为yes)，在步骤s6，通过例如操作面板的显示，来提醒告知：马达18或者导线具有不良情况的内容。
在步骤s7，判断元件温度及马达温度这两者是否均超过规定范围。在元件温度及马达温度这两者均超过规定范围的情况下(步骤s7中为yes)，在步骤s8，通过例如操作面板的显示，来提醒告知驱动机构部17的轴承或线装具有不良情况的内容。在不属于上述的任意一种情形、亦即元件温度及马达温度均未超过规定范围的情况下(步骤s7中为no)，判断为正常，检查模式直接就结束。由此，在检查模式中，判断到异常的情况下，进行与异常种类相对应的提醒告知，因此，作业者能够迅速采取适当的对策。
由此，根据本实施方式的洗衣机1，能够得到如下的效果。即，本实施方式中，控制装置34利用马达18的马达温度及逆变电路33的igbt35a～35f的元件温度这两者，来控制洗涤运转，因此，能够防止异常的温度上升，并且，能够使逆变电路33及马达18以最大限度的性能进行动作，直至各温度接近于限制值。其结果，根据本实施方式，能够在温度异常下有效地保护马达18的绕组及逆变电路33的igbt35a～35f。
此时，控制装置34在元件温度及马达温度中的任意一方或两方为阈值以上的高温时，对控制进行变更，以便减弱马达18的动作。由此，能够使马达18、逆变电路33的igbt35a～35f的温度有效地降低，能够实现对马达18、逆变电路33的保护。
特别是，本实施方式中，控制装置34构成为：根据洗涤行程初期的元件温度及马达温度，来推定在洗涤行程结束之前是否有元件温度及马达温度中的至少任意一方超过限制值，在预测为超过限制值的情况下，从洗涤行程的途中，对控制进行变更，以便减弱马达的动作。由此，能够防止马达18及igbt35a～35f的异常温度上升，并且，能够以高能力有效地进行洗涤行程。
此外，特别是，本实施方式中，控制装置34构成为：在检查模式下，根据元件温度及马达温度的上升程度，来判断异常，进行与异常种类相对应的提醒告知。由此，能够根据元件温度及马达温度的上升程度而十分确切地判断异常，在判断到异常的情况下，进行与异常种类相对应的提醒告知，因此，能够迅速地进行适当的对策。
另外，上述实施方式中，虽然构成为控制装置根据流于马达(绕组)中的电流值来判定马达温度的，不过，也可以采用利用传感器等直接检测马达的温度的构成。虽然将限制值和阈值设定为同等的温度，不过，也可以将阈值设定为比限制值小的值。上述实施方式中，虽然适用于纵轴型的洗衣机，不过，也可以适用于横轴型(所谓的滚筒式)的洗衣机。上述实施方式中说明的温度及时间等具体的数值只不过是给出了一例，还可以适当变更进行实施。
上述实施方式是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式可以以其它各种形态进行实施，可以在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。本实施方式及其变形均包含在发明的范围及主旨中，并且，包含在权利要求中所记载的发明及其等同的范围中。