(57)【要約】【課題】冷蔵庫において、ヒータの信頼性を容易に確保すること。【解決手段】冷蔵庫は、商用電源２から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路４およびこの直流電圧を平滑する平滑回路５で構成されたコンバータ回路６と、コンバータ回路６で生成された直流電圧が一次側に印加され、当該直流電圧より低い直流電圧を制御用電源として二次側に出力するスイッチング電源回路７と、スイッチング電源回路７の二次側に接続されたヒータ９と、ヒータ９に直列に接続され、当該ヒータ９への通電をオン／オフするスイッチング素子２６と、ヒータ９を予め設定された動作温度で動作するようにスイッチング素子２６をオン／オフ制御する制御装置１４とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路および前記整流回路で変換された直流電圧を平滑する平滑回路で構成されたコンバータ回路と、
前記コンバータ回路で生成された直流電圧が一次側に印加され、当該直流電圧より低い直流電圧を制御用電源として二次側に出力するスイッチング電源回路と、
前記スイッチング電源回路の二次側に接続された除霜用ヒータや庫内温度補償用ヒータなどからなるヒータと、
前記ヒータに直列に接続され、当該ヒータへの通電をオン／オフするスイッチング素子と、
前記ヒータを予め設定された動作温度で動作するように前記スイッチング素子をオン／オフ制御する制御装置とを備える冷蔵庫。
【請求項２】
請求項１において、前記制御装置は、マイクロコンピュータもしくは温度制御回路で構成され、温度センサにより検出された冷蔵庫内温度や外気温度などの温度が入力され、この入力された温度に基づいて前記ヒータを予め設定された動作温度で動作するように前記スイッチング素子をオン／オフ制御することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】
請求項１において、前記コンバータ回路、前記スイッチング電源回路、前記スイッチング素子および前記制御装置を同一の基板上に搭載したことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項４】
請求項１において、前記ヒータと前記スイッチング素子との直列回路に流れる電流を検出する電流検出部品を当該直列回路に直列に接続したことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項５】
請求項３において、表示部を備え、前記制御装置は、前記スイッチング素子への通電指令信号に対して前記ヒータの電流が検出されなかった場合には、前記表示部に警告表示をすることを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫に係り、特に除霜用ヒータや庫内温度補償用ヒータなどからなるヒータを備えた冷蔵庫に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷蔵庫は、商用電源からなる交流電源（日本では、実効値１００Ｖ、周波数５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚ）に接続され使用される。近年、冷蔵庫の低消費電力量化が望まれており、ヒータ制御によりヒータの通電率を可変制御して省エネ化を図っている。従来技術１の冷蔵庫について、図８を参照しながら説明する。図８は従来技術１の冷蔵庫の制御系の構成図である。
【０００３】
冷蔵庫１に搭載されている除霜用ヒータ８および庫内温度補償用ヒータ９〜１１は、商用電源２にフィルタ回路３を介して接続された交流電源ラインに接続されている。また、スイッチング電源回路７は、交流電圧を直流電圧に変換するための整流回路４および平滑回路５で構成されたコンバータ回路６により生成された直流電圧が一次側に印加され、例えば庫内用電源として１４Ｖ、５Ｖ、インバータ用電源として１５Ｖ、５Ｖなどを生成して二次側に出力する。
【０００４】
ヒータ制御装置は、各ヒータ８〜１１にリレーもしくはトライアックなどの半導体による交流回路で使用するオン／オフ素子３５〜３８を直列に接続し、マイクロコンピュータ１４に入力される外気温度、野菜室温度、冷蔵室温度、冷凍室温度などに基づいて、各ヒータ８〜１１に対しマイクロコンピュータ１４からドライブ回路１２を介して通電指令信号Ａ〜Ｄを出力し、それらの信号でオン／オフ素子３５〜３８オン／オフ制御してヒータへの通電を制御する。
【０００５】
なお、コンバータ回路６により生成された直流電圧はインバータ５１に供給され、このインバータ５１は圧縮機５２を電力を供給する。
【０００６】
また、ヒータ制御装置を備えた従来技術２の冷蔵庫として、特開２００６−２０２５３８号公報（特許文献１）に示されたものがある。この冷蔵庫は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換するための整流回路および平滑回路で構成されたコンバータ回路と、このコンバータ回路の出力側に接続されるヒータ、このヒータと直列に接続されるスイッチング素子と、前記ヒータおよび前記スイッチング素子に接続される電流検出部と、前記コンバータ回路の出力側の直流電圧を検出する電圧検出部と、その検出電圧に基づいて前記ヒータの発熱量を一定に保つように前記スイッチング素子の通電率の制御を行う制御装置とを備えて構成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２０２５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来技術１の冷蔵庫では、交流電源ラインに各ヒータが接続されているため、各ヒータに印加される電圧値が高く、各ヒータの信頼性を十分に確保する必要があった。
【０００９】
また、上記従来技術２の冷蔵庫では、コンバータ回路の出力側の直流母線に接続されているため、ヒータに印加される電圧値が高く、ヒータの信頼性を十分に確保する必要があった。
【００１０】
本発明の目的は、ヒータの信頼性を容易に確保することができる冷蔵庫を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の目的を達成するために、本発明では、商用電源から供給される交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路および前記整流回路で変換された直流電圧を平滑する平滑回路で構成されたコンバータ回路と、前記コンバータ回路で生成された直流電圧が一次側に印加され、当該直流電圧より低い直流電圧を制御用電源として二次側に出力するスイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路の二次側に接続された除霜用ヒータや庫内温度補償用ヒータなどからなるヒータと、前記ヒータに直列に接続され、当該ヒータへの通電をオン／オフするスイッチング素子と、前記ヒータを予め設定された動作温度で動作するように前記スイッチング素子をオン／オフ制御する制御装置とを備える冷蔵庫としたことにある。
【００１２】
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記制御装置は、マイクロコンピュータもしくは温度制御回路で構成され、温度センサにより検出された冷蔵庫内温度や外気温度などの温度が入力され、この入力された温度に基づいて前記ヒータを予め設定された動作温度で動作するように前記スイッチング素子をオン／オフ制御すること。
（２）前記コンバータ回路、前記スイッチング電源回路、前記スイッチング素子および前記制御装置を同一の基板上に搭載したこと。
（３）前記ヒータと前記スイッチング素子との直列回路に流れる電流を検出する電流検出部品を当該直列回路に直列に接続したこと。
（４）表示部を備え、前記制御装置は、前記スイッチング素子への通電指令信号に対して前記ヒータの電流が検出されなかった場合には、前記表示部に警告表示をすること。
【発明の効果】
【００１３】
係る本発明の冷蔵庫によれば、ヒータの信頼性を容易に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態及び従来技術１の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の冷蔵庫を図１から図４を用いて説明する。
【００１６】
まず、図１及び図２を参照しながら、本実施形態の冷蔵庫１の概要について説明する。図１は本実施形態の冷蔵庫１の斜視図、図２は図１の冷蔵庫１の野菜室温度補償用ヒータ９の周辺部の断面図である。
【００１７】
冷蔵庫５０は、冷蔵庫本体５１、貯蔵室ドア５２〜５６、冷凍サイクル、制御系などから構成されている。冷蔵庫本体５１は、鋼板製の外箱６１と樹脂製の内箱６２との間に可燃性のウレタン発泡断熱材６３及び真空断熱材（図示せず）を有して構成され、上から冷蔵室７２、製氷室７３及び急冷凍室７４、冷凍室７５、野菜室７６の順に複数の貯蔵室を有している。冷蔵室２及び野菜室５は冷蔵温度帯の貯蔵室であり、冷凍室３、４は、０℃以下の冷凍温度帯（例えば、約−２０℃〜−１８℃の温度帯）の貯蔵室である。
【００１８】
冷蔵庫本体１の前面には、貯蔵室７２〜７６の前面開口部を開閉する貯蔵室ドア５２〜５６が設けられている。冷蔵室ドア５２は冷蔵室７２の前面開口部を開閉するドア、製氷室ドア５３は製氷室７３の前面開口部を開閉するドア、急冷凍室ドア５４は急冷凍室７４の前面開口部を開閉するドア、冷凍室ドア９は冷凍室５５の前面開口部を開閉するドア、野菜室ドア５６は野菜室７６の前面開口部を開閉するドアである。冷蔵室ドア５２は観音開き式の両開きのドアで構成され、その他のドア５３〜５６は、引き出し式のドアによって構成されている。
【００１９】
冷蔵室ドア６の前面には、表示ランプや液晶パネルで構成される表示部３０が設けられている。野菜室温度補償用ヒータ９は、内箱６２における野菜室７６を形成する部分のウレタン発泡断熱材側に設置され、周りに可燃性のウレタン発泡断熱材６３が存在する。
【００２０】
次に、図３を参照しながら、本実施形態の冷蔵庫の制御系の構成について説明する。図３は図１の冷蔵庫の制御系の構成図である。
【００２１】
冷蔵庫１の制御系は、フィルタ回路３、コンバータ回路６、スイッチング電源回路７、ヒータ８〜１１、スイッチング素子２５〜２８、制御装置１４およびドライブ回路１２を備えている。なお、コンバータ回路６の出力側にインバータ回路および圧縮機が接続されているが、図１では省略してある。
【００２２】
フィルタ回路３は、１００Ｖの商用電源２から供給される交流電圧をフィルタリングしてコンバータ回路６に出力するものである。コンバータ回路６は、フィルタリングされた交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路４と、この整流回路４で変換された直流電圧を平滑する平滑回路５とから構成されている。
【００２３】
スイッチング電源回路７は、コンバータ回路６で生成された直流電圧が一次側に印加され、当該直流電圧より低い直流電圧を制御用電源として生成して二次側に出力するものである。スイッチング電源回路７は複数種類の直流電圧、例えば、庫内用電源として３５Ｖ、１４Ｖ、５Ｖ、インバータ用電源として１５Ｖ、５Ｖなどを生成して二次側に出力するものであるが、図１では３５Ｖの直流電圧を二次側に出力することのみを表示してある。近年スイッチング電源回路の容量も大容量化が進み、技術的にも１００Ｗ以上の出力が対応可能となっている。
【００２４】
ヒータ８〜１１は、スイッチング電源回路７の二次側に出力される制御用電源に接続された複数のヒータで構成されている。この複数のヒータ８〜１１は、冷蔵庫庫内に設置された蒸発器の除霜を行う除霜用ヒータ８と、庫内温度を補償する複数の庫内温度補償用ヒータ９〜１１とから構成されている。
【００２５】
スイッチング素子２５〜２８は、各ヒータ８〜１１に直列に接続されており、当該ヒータ８〜１１への通電をオン／オフするものである。ここで、スイッチング素子２５〜２８は、除霜用ヒータ８への通電をオン／オフするスイッチング素子２５と、野菜室温度補償用ヒータ９への通電をオン／オフ制御するスイッチング素子２６と、冷蔵室温度補償用ヒータ１０への通電をオン／オフ制御するスイッチング素子２７と、冷凍室温度補償用ヒータ１１への通電をオン／オフ制御するスイッチング素子２８とから構成されている。
【００２６】
制御装置１４はマイクロコンピュータで構成されている。なお、このマイクロコンピュータの代わりに、ＩＣを組み合わせた温度制御回路を用いてもよい。この制御装置１４は、ヒータ８〜１１を予め設定された動作温度で動作するように、ドライブ回路１２を介してスイッチング素子２５〜２８を制御する。
【００２７】
具体的には、制御装置１４は、除霜運転開始指令や、複数の温度センサにより検出された冷蔵庫内温度および外気温度などの温度が入力され、この入力された指令や温度に基づいて通電指令信号Ａ〜Ｄを生成し、ドライブ回路１２を介してヒータ８〜１１を予め設定された動作温度で動作するようにスイッチング素子２５〜２８をオン／オフ制御する。ここで、温度センサは、冷蔵室温度を検出する冷蔵室温度センサと、野菜室温度を検出する野菜室温度センサと、冷凍室温度を検出する冷凍室温度センサおよび冷蔵庫の外側温度を検出する外気温度センサとから構成されている。
【００２８】
コンバータ回路６、スイッチング電源回路７、スイッチング素子２５〜２８、および制御装置１４は、同一の基板上に搭載されている。
【００２９】
次に、図４を参照しながら、野菜室温度補償用ヒータ９の制御動作に関して説明する。図４は図３の制御装置１４における野菜室温度補償用ヒータ９の制御動作を示すフローチャートである。なお、冷蔵室温度補償用ヒータ１０、冷凍室温度補償用ヒータ１１の制御動作は、野菜室温度補償用ヒータ９の制御動作と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００３０】
野菜室温度センサで野菜室７６の温度を検出し（ステップＳ１）、この検出温度が０℃以上かを判定する（ステップＳ２）。この判定で、検出温度が０℃以上と判定した場合には、野菜室ヒータ９をオフし（ステップＳ３）、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２の判定を繰り返す。
【００３１】
ステップＳ２の判定で、０℃未満と判定した場合は、野菜室ヒータ９をオンするための通電指令信号を出力し（ステップＳ４）、ドライブ回路１２を介してスイッチング素子２６をオン／オフ制御して野菜室ヒータ９へ通電する（ステップＳ５）。その際、ヒータ電流検出回路１３の検出電流が流れているかを判定する（ステップＳ６）。この判定で、野菜室ヒータ９を流れる電流が検出された場合には、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ６を繰り返して野菜室７６の温度が０℃以上になるまで、野菜室ヒータ９への通電をオンする。
【００３２】
ステップＳ６の判定で、野菜室ヒータ９の電流が検出されなかった場合には、野菜室ヒータ９への通電をオフし（ステップＳ７）、ヒータ異常を冷蔵庫１の表示部３０に点滅もしくは点灯などで表示を行う（ステップＳ８）。これによって、野菜室ヒータ９の断線などを容易に確認することができる。なお、この表示部３０は、冷蔵庫１の貯蔵室ドアに限らず、庫内に設置してもよい。
【００３３】
本実施形態によれば、商用電源３（１００Ｖ）の出力側の交流電源ラインの交流電圧や、コンバータ回路６の出力側の直流母線の直流電圧よりも低い直流電圧（３５Ｖ）の制御用電源にヒータ８〜１１を接続し、ヒータに直列に接続されたスイッチング素子２５〜２８を制御装置１４で制御することにより、ヒータ８〜１１を予め設定された動作温度となるようにしているので、ヒータの信頼性およびそのヒータに関連する部分の安全性を容易に確保することができる。なお、スイッチング電源回路７の一次側の直流電圧は、直流１２０Ｖ〜３９０Ｖと広範囲とすることにより、さらなる効果が得られる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、冷蔵庫に使用される各種ヒータをスイッチング電源の二次側にオン／オフ用のスイッチング素子を直列に接続し配置することにより以下の効果を得ることができる。
（１）冷蔵庫を使用する際、従来使用すべき商用電源より高い異電圧を使用してしまい、万が一、回路上の保護回路が作動しなかった場合においても、一定のヒータ容量、発熱量を保つことができるため、可燃性発泡材が発火する可能性がなくなり信頼性を向上させることが可能となる。
（２）国内向け機種、輸出向け機種において、仕向け地に関係なくヒータ仕様を同一とすることができるため、部材調達としてヒータを安価に購入することができ、かつ調達納期のトラブル発生を抑制することが可能となる。また、生産性においても製品組み立て時に違う仕様のヒータ使用することがなくなり、より効率の良い生産が可能となる。
（３）輸出向け機種においては、基板と各ヒータ間の配線で、製品の板金部品（導電性部品）に接す箇所には、製品の安全上のために配線に絶縁チューブを除去することが可能となり、より安価に配線材とすることが可能となる。
（４）基板回路においては、絶縁距離を狭くすることができ、基板サイズを小型化にすることが可能となる。
（５）ヒータの電流検出回路を設け、ヒータ断線時に使用者に対し、冷蔵庫に備えられている表示部を用いて警告表示することにより、冷蔵庫の中の食品などに不具合が生じる前に使用者に注意を促すことができるようになるため使い勝手の改善を図ることが可能となる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の冷蔵庫について図５を用いて説明する。図５は本発明の第２実施形態の冷蔵庫の制御系の構成図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００３６】
この第２実施形態では、各ヒータ８〜１１と各スイッチング素子２５〜２８との直列回路に流れる電流を検出する電流検出部品２０〜２３を当該直列回路に直列に接続すると共に、各電流検出部品２０〜２３の電流検出信号Ａ〜Ｄをヒータ電流検出回路１３を介して、マイクロコンピュータ１４に入力することにより、安価に各ヒータ８〜１１の通電電流を検出するようにしている。これによって、マイクロコンピュータ１４から出力されるヒータ通電信号Ａ〜Ｄに対し、対となるヒータ電流検出信号Ａ〜Ｄがフィードバックされなかったかを判定することができ、フィードバックされなかった場合は、ヒータが断線していると判断することが可能となる。なお、この第２実施形態では、ヒータ電流検出回路１３を介して、ヒータ電流検出信号をマイクロコンピュータ１４に入力しているが、マイクロコンピュータ１４にヒータ電流検出回路１３と同じ機能を備えている場合には、ヒータ電流検出信号を直接マイクロコンピュータ１４に入力するようにしてもよい。
【００３７】
（第３、第４実施形態）
次に、本発明の第３、第４実施形態の冷蔵庫について図６及び図７を用いて説明する。図６は本発明の第３実施形態の冷蔵庫の制御系の構成図、図７は本発明の第４実施形態の冷蔵庫の制御系の構成図である。この第３、第４実施形態は、次に述べる点で第２実施形態と相違するものであり、その他の点については第２実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００３８】
上述した第１、第２実施形態のように、スイッチング電源回路７の二次側に全てのヒータを接続すると、スイッチング電源回路７が大容量化され、これに伴ってノイズなどの対応を要し、価格低減、基板の小型化などに影響がある場合が生ずる。
【００３９】
第３実施形態では、このような場合に対応するために、ヒータの容量として最も大きい除霜用ヒータ８のみを、フィルタ回路３とコンバータ回路６との間の交流電圧母線にスイッチング素子３５を介して接続し、このスイッチング素子３５をマイクロコンピュータ１４でオン／オフ制御するようにしている。
【００４０】
また、第４実施形態では、上述のような場合に対応するために、ヒータの容量として最も大きい除霜用ヒータ８のみを、コンバータ回路６とスイッチング電源回路７との間の直流電圧母線にスイッチング素子２５、電流検出部品２０を介して接続し、このスイッチング素子２０をマイクロコンピュータ１４でオン／オフ制御すると共に、電流検出部品２０による検出電流に基づいて除霜用ヒータ８の断線を検出して表示部３０に表示するようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態の冷蔵庫の斜視図である。
【図２】図１の冷蔵庫の野菜室温度補償用ヒータの周辺部の断面図である。
【図３】図１の冷蔵庫の制御系の構成図である。
【図４】図３の制御装置における野菜室温度補償用ヒータの制御動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態の冷蔵庫の制御系の構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態の冷蔵庫の制御系の構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態の冷蔵庫の制御系の構成図である。
【図８】従来技術１の冷蔵庫の制御系の構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
２…商用電源、３…フィルタ回路、４…整流回路、５…平滑回路、６…コンバータ回路、７…スイッチング電源回路、８…除霜用ヒータ、９…野菜室温度補償用ヒータ、１０…冷蔵室温度補償用ヒータ、１１…冷凍室温度補償用ヒータ、１２…ドライブ回路、１３…ヒータ電流検出回路、１４…マイクロコンピュータ、２０…除霜用ヒータの電流検出部品、２１…野菜室温度補償用ヒータの電流検出部品、２２…冷蔵室温度補償用ヒータの電流検出部品、２３…冷凍室温度補償用ヒータの電流検出部品、２５…除霜用ヒータのスイッチング素子、２６…野菜室温度補償用ヒータのスイッチング素子、２７…冷蔵室温度補償用ヒータのスイッチング素子、２８…冷凍室温度補償用ヒータのスイッチング素子、３０…表示部、５０…冷蔵庫。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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