(57)【要約】【課題】異常時状態検出することにより、圧縮機を断続的に通電・停止運転することができる冷蔵庫を提供する。【解決手段】圧縮機の駆動、停止および回転数可変の制御を行う第一のマイクロコンピュータと、複数の貯蔵室の温度をそれぞれ検出する温度センサと、前記複数の貯蔵室のそれぞれのドアの開閉状態をそれぞれ検出するドア開閉検知手段と、前記温度センサおよび前記ドア開閉検知手段で検出される状態を読み取り、庫内循環用ファンモータを含む制御を行う第二のマイクロコンピュータと、を備え、前記ドア開閉検知手段で検出されたそれぞれの前記ドアが所定時間以上開放状態であった場合、前記圧縮機を所定時間断続運転する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の駆動、停止および回転数可変の制御を行う第一のマイクロコンピュータと、複数の貯蔵室の温度をそれぞれ検出する温度センサと、前記複数の貯蔵室のそれぞれのドアの開閉状態をそれぞれ検出するドア開閉検知手段と、前記温度センサおよび前記ドア開閉検知手段で検出される状態を読み取り、庫内循環用ファンモータを含む制御を行う第二のマイクロコンピュータと、を備え、
前記ドア開閉検知手段で検出されたそれぞれの前記ドアが所定時間以上開放状態であった場合、前記圧縮機を所定時間断続運転することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
圧縮機の駆動、停止および回転数可変の制御を行う第一のマイクロコンピュータと、複数の貯蔵室の温度をそれぞれ検出する温度センサと、前記複数の貯蔵室のそれぞれのドアの開閉状態をそれぞれ検出するドア開閉検知手段と、前記温度センサおよび前記ドア開閉検知手段で検出される状態を読み取り、庫内循環用ファンモータを含む制御を行う第二のマイクロコンピュータと、を備え、
前記温度センサにて検出されるそれぞれの前記貯蔵室の温度状態が上昇傾向にあり、予め設定した温度上昇値以上となった場合、前記圧縮機を所定時間断続運転することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】
冷蔵庫の外気温度を検出する外気温度センサを備え、該外気温度センサの検出値に応じて、前記予め設定した温度を可変させることを特徴とする、請求項２記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記圧縮機が前記断続運転の場合、前記庫内循環用ファンモータを連続運転することを特徴とする、請求項１又は２記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫においては、冷凍サイクルは蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び冷媒配管等から構成されており、この冷凍サイクルで生成された冷気を送風ファンで各貯蔵室に配送し、この配送される冷気の温度や量を各貯蔵室に設けられた温度センサや電動ダンパ等を制御し、貯蔵された食物や飲料水が各貯蔵室の設定温度に冷却安定される様に温度制御している。
【０００３】
例えば、特開２００９−１４５０４１号公報（特許文献１）には、可変圧縮機及び可変風量ファン等を用いて、貯蔵室を過冷却状態に制御する冷蔵庫について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４５０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
冷蔵庫においては、各貯蔵室が各設定温度に均一化されるように急速に且つ、継続的に温度を一定に保つことが必要である。
【０００６】
つまり、使用状態、使用環境に係わらず各貯蔵室温度を一定に保つことが最も重要とされる。しかし一方で、扉の開放が連続で続いた場合などの異常時においては、ドア開閉状態検出手段により、ドア開放状態を検出し警告はされるものの、連続で開放された場合の制御は各貯蔵室温度が各設定温度になるよう、圧縮機を連続で駆動制御する。また、送風ファン等の冷却促進機器においては一般的には駆動音低減を目的とし停止状態としている。
【０００７】
圧縮機を高回転数で制御するため、各駆動素子や本制御基板における電源フィルタ回路部の電力損失が大きくなり、各駆動素子および電源フィルタ回路部の部品温度や圧縮機の温度が高温となる。しかしながら、冷気を送風するための送風ファンが停止しているため各貯蔵室の温度は下がりにくい状態となる。
【０００８】
本発明の目的は、異常時状態検出することにより、圧縮機を断続的に通電・停止運転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】
【０００９】
本発明は、特許請求の範囲に記載のように、一例として、圧縮機の駆動、停止および回転数可変の制御を行う第一のマイクロコンピュータと、複数の貯蔵室の温度をそれぞれ検出する温度センサと、前記複数の貯蔵室のそれぞれのドアの開閉状態をそれぞれ検出するドア開閉検知手段と、前記温度センサおよび前記ドア開閉検知手段で検出される状態を読み取り、庫内循環用ファンモータを含む制御を行う第二のマイクロコンピュータと、を備え、前記ドア開閉検知手段で検出されたそれぞれの前記ドアが所定時間以上開放状態であった場合、前記圧縮機を所定時間断続運転することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異常時状態検出することにより、圧縮機を断続的に通電・停止運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例に係る冷蔵庫の正面図である。
【図２】図１に示す冷蔵庫のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】冷蔵庫の制御装置の拡大構造図である。
【図４】本発明の一実施例に係る制御装置の制御ブロック図である。
【図５】図４に示す制御ブロックのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【００１３】
まず、図１、及び図２を参照しながら冷蔵庫の基本的な構造について説明する。図１にあるように冷蔵庫１はその正面から見て各貯蔵室を開閉する冷蔵室ドア２、製氷室ドア３、冷凍室ドア４及び冷凍室ドア５、野菜室ドア６と操作表示部１４を備えている。
【００１４】
そして、冷蔵庫１の背面下部には、例えば三相交流電動機によって駆動される電動圧縮機８、冷蔵庫１の背面内部には、冷蔵庫１内の冷気を循環させる冷気循環用ファンモータ１１、冷蔵庫１の前面側シキリ部には、各ドアの開閉状態を検出するドアスイッチ１５がある。電動圧縮機８や冷気循環用ファンモータ１１を駆動、制御する制御装置１０、各貯蔵室の温度を検出する室内温度センサ１６、及び冷凍サイクル要素などから構成されている。
【００１５】
冷凍サイクル要素は周知の通り圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、及び冷媒配管等から構成されており、これらの構成部品は主に冷蔵庫１の背面側、及び側面側に設置されている。
【００１６】
冷蔵庫１はその筐体として鋼板製の外箱と樹脂製の内箱との間にウレタン発泡断熱材及び真空断熱材を有して構成されている。内箱の内部には上部から冷蔵室１７、製氷室１８ａ及び急冷凍室１８ｂ、冷凍室１９、野菜室２０の順に複数の貯蔵室が形成されている。
【００１７】
これらの貯蔵室の内、冷蔵室１７、及び野菜室２０は冷蔵温度帯の貯蔵室であり、製氷室１８ａ、急冷凍室１８ｂ、及び冷凍室１９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１の前面には各貯蔵室の前面開口部を開閉する貯蔵室ドアが設けられている。冷蔵室ドア２は冷蔵室１７の前面開口部を開閉するドア、製氷室ドア３は製氷室１８ａの前面開口部を開閉するドア、急冷凍室ドア４は急冷凍室１８ｂの前面開口部を開閉するドア、冷凍室ドア５は冷凍室１９の前面開口部を開閉するドア、野菜室ドア６は野菜室２０の前面開口部を開閉するドアである。
【００１９】
冷蔵室ドア２は観音開き式の両開きドア（フレンチドア）で構成され、その他のドア３〜６は引き出し式のドアによって構成されている。また、冷蔵室ドア２の前面には表示ランプや液晶パネル、操作スイッチで構成される操作表示部１４が設けられている。
【００２０】
各貯蔵室を断熱しているシキリ部の前面側には、各貯蔵室ドアの開閉を検出する為のドアスイッチが設けられており、冷蔵室ドアスイッチ１５ａは冷蔵室ドア２の開閉状態を検出するための手段、冷凍室ドアスイッチ１５ｂは製氷室ドア３、急冷凍室ドア４、冷凍室ドア５の開閉状態を検出するための手段、野菜室ドアスイッチ１５ｃは野菜室ドア６の開閉状態を検出するための手段である。
【００２１】
冷蔵庫の負荷には、例えば、庫内の冷気を循環するための冷気循環用ファンモータ１１、冷気の通過、遮断、或いは調整を行なうための電動ダンパ１２、庫内を明るくするための庫内照明１３などがある。
【００２２】
電動圧縮機８の駆動や冷蔵庫の各貯蔵室１７〜２０に冷気を循環させる冷気循環用ファンモータ１１を制御するための制御装置１０は、冷蔵庫１の背面上部に形成された収納部９に収納されており、その周囲を鉄板で囲われた空間に設置されている。
【００２３】
このような冷蔵庫１は周知の構成であり、その動作等についてはここではその説明は省略する。
【００２４】
さて、次に本発明の一実施例である冷蔵庫の異常判断および異常時の電動圧縮機８や冷気循環用ファンモータ１１の制御方法やそれに使用する制御機器等について以下に説明する。
【００２５】
次に図３及び図４を参照しながら、制御装置１０の構成や制御ブロックの制御内容等について説明する。尚、制御装置１０は基板上に載置された電力制御機器、マイクロコンピュータ等の論理制御機器、定電源機器、その他の電気的な素子等により構成されている。
【００２６】
制御装置１０には、電動圧縮機８を駆動するためのインバータ回路を構成するＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、及びこのドライバ等よりなる駆動回路部３２が搭載されている。このインバータ回路、ドライバ等は周知の構成であるため説明は省略する。したがって、この駆動回路部３２は後述する直流電源から電動圧縮機８を駆動する制御された交流電源として機能する。
【００２７】
この駆動回路部３２近傍には、駆動回路部３２を介して電動圧縮機８の駆動、停止及び回転数を調整する電動圧縮機制御装置３１が配置されており、この電動圧縮機制御装置３１と駆動回路部３２とは制御信号ラインで繋がれている。この電動圧縮機制御装置３１は、主にマイクロコンピュータ等の論理演算チップを備えており、駆動回路部３２の通電時期や通電時間を制御している。
【００２８】
駆動回路部３２及び電動圧縮機制御装置３１の制御用電源は一般的に商用電源に対して非絶縁の定電圧電源が使用されている。
【００２９】
また、制御装置１０には第一のマイクロコンピュータ及び第二のマイクロコンピュータを備えており、冷蔵庫１の各貯蔵室１７〜２０に設置した温度センサ１６の信号、冷蔵庫１の外部に設置した外気温度センサ２１や各貯蔵室ドアスイッチ１５の信号を検出する検出機能、冷気を循環させる冷気循環用ファンモータ１１の駆動、停止及び回転数制御の制御機能、電動圧縮機８の回転数の設定機能等を備えており、この庫内制御装置３４が冷蔵庫１を全体的に統合制御する高位制御装置としての機能を有している。尚、この庫内制御装置３４は以上に述べた機能以外に種々の機能を備えることができる。
【００３０】
また、冷蔵庫に搭載される圧縮機を駆動するための駆動素子を介して、電動圧縮機８の駆動、停止および回転数可変の制御を行うのが、第一のマイクロコンピュータである。温度センサ１６およびドア開閉検知手段（ドアスイッチ１５）で検出される状態を読み取り、庫内循環用ファンモータ１１を含む制御を行うのが、第二のマイクロコンピュータである。
【００３１】
ここで、温度センサ１６及びドアスイッチ１５への電力、冷気循環用ファンモータ１１への電力、及び庫内制御装置３４への電力等の制御用電源には、一般的に商用電源に対して絶縁された定電圧電源を使用している。
【００３２】
同様に、電動圧縮機制御装置３１と庫内制御装置３４は相互に電気的に絶縁した回路構成となっており、例えばフォトカプラ等を使用した絶縁型通信回路３３を介して庫内制御装置３４から電動圧縮機制御装置３１へ電動圧縮機８の回転数指令等を出力する。この回転数指令によって、電動圧縮機制御装置３１は駆動回路部３２の通電時期や通電時間を制御して電動圧縮機８の回転数を制御するように作動する。
【００３３】
また、電動圧縮機制御装置３１や庫内制御装置を駆動するための非絶縁の定電圧電源及び、絶縁された定電圧電源はＤＣ−ＤＣコンバータ等からなるスイッチング電源部３５からそれぞれへ電力供給されている。
【００３４】
また、電動圧縮機８を駆動するための交流電源は、ダイオードブリッジ３６、電解コンデンサ３７からなるコンバータ回路３８により商用電源の交流電圧を直流電圧に変換した高電圧を、駆動回路部３２に設けられているインバータ回路によって制御された交流に変換させて得ることができる。これらは電力制御機器として電動圧縮機８の駆動電力を生成している。
【００３５】
コンバータ回路３８においては、交流電圧を直流電圧に変換する際に高調波を発生してしまう。高調波とは商用電源の周波数である５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚを持つ正弦波に対して、２倍以上の整数倍の周波数を持つ正弦波のことであり、高調波成分が大きいと商用電源の正弦波が歪んだ電源となってしまう。そのため、高調波抑制用リアクトル３９などからなる高調波抑制回路を搭載している。したがって、高調波抑制回路、コンバータ回路３８等は商用電源の交流電源を直流電源に変換する交流−直流変換部として機能する。
【００３６】
本実施例においては、各貯蔵室ドアの開閉を検出するための開閉状態検出手段であるドアスイッチ１５が冷蔵庫１の前面の各ドア側に配置されている。各ドアスイッチ１５は例えば磁気検出素子を用いた半導体を使用し、各扉側設置された磁石により開閉を検出できるものである。この他にも、扉の開閉状態によって機構的に通電、遮断を行なうスイッチを使用することができる。
【００３７】
本実施例では各貯蔵室ドアの開状態を検出するためにドアスイッチにて開状態を検出し異常判断をするが、各貯蔵室１７〜２０に設けられている温度センサ１６および冷蔵庫１外に設けられている外気温度センサ２１の温度上昇値から開状態を推定する手法を用いることも可能である。
【００３８】
例えば、外気温度センサ２１によって検出される温度帯毎に各貯蔵室１７〜２０の設定温度に対して、各貯蔵室１７〜２０に設けられている温度センサ１６の検出温度が予め定められた温度上昇率に達した場合、連続ドア開放状態と判断することが可能となる。
【００３９】
よって、各貯蔵室ドアの開閉状態検出手段は磁気検出素子等のように実際に各貯蔵室ドアの開閉を検出する手段や、各貯蔵室温度センサおよび冷蔵庫１外気温度センサ等のサーミスタにより検出した温度から推定演算して各貯蔵室ドアの開状態を検出する手段を含むものである。
【００４０】
次に、図５及び図６を参照しながら本実施例の制御方法について説明する。
【００４１】
図５は、冷蔵庫運転時の全扉開放異常判定制御全体を示す動作フローチャートの概略図である。図６は、冷蔵庫運転時の全扉開放異常判定制御全体を示す動作タイミングチャートの概略図である。
【００４２】
図５に示す動作フローチャートは、庫内制御装置３４によって実行されるもので、内部に搭載されているマイクロコンピュータによって所定の手順で行なわれるものである。
【００４３】
このフローチャートは、冷蔵庫の電源が入れられた時点から全扉開放異常を検出する例を示している。つまり、このフローチャートは電源が入れられた後、冷蔵庫１の各貯蔵室ドアのいずれか一つが開放とされたことを契機とするイベント割り込みで制御されるものである。
【００４４】
本実施例ではイベント割り込みで制御された例を示している。図５において、ステップ１（以下、ステップを“Ｓ”と表記する）で冷蔵庫本体１の電源が投入されると以下に述べるフローが実行される。ステップ１にて電源投入されることで、通常冷却制御が実行される。まず、Ｓ２では冷蔵庫１の各貯蔵室ドア２〜６に設けられた磁石と冷蔵庫前面側シキリ部１５に設けられた磁気センサからの電圧信号が制御装置内で各貯蔵室ドアの開閉状態信号に変換され、各貯蔵室ドア２〜６のドアが開状態であるか閉状態であるかとして検出される。
【００４５】
次にＳ３に進んで、各貯蔵室ドア２〜６の状態が閉状態であるか開状態であるかを検出する。このステップにおいては、ドア開閉状態検出手段が搭載された対象の全扉が開放状態となった場合にＳ４に移行となる。本実施例においては、前記ドア開閉状態検出手段の対象となるドアは、冷蔵室ドアスイッチ１５ａにて検出される冷蔵室ドア２、冷凍室ドアスイッチ１５ｂにて検出される製氷室ドア３、急冷凍室ドア４、冷凍室ドア５、野菜室ドアスイッチ１５ｃにて検出される野菜室ドア６が対象のドアとなる。
【００４６】
Ｓ３にて全扉が開放状態となった場合にはＳ４に進む。Ｓ４においては、全扉が開放状態となった時点から制御装置内部でカウントを開始する。カウント積算値がＴ１[s]異常となった時点で、Ｓ５に移行すると共に通常冷却運転から異常時冷却運転に制御移行となる。カウント積算値Ｔ１は、ＥＥＰＲＯＭ等のデータ記憶媒体に任意に設定可能である。例えば、Ｔ１を１ｍｉｎとした場合、全てのドアが開放状態となった時点からカウント積算を開始し、積算値≧１ｍｉｎが確立した時点でＳ５移行となり異常時冷却運転制御に移行となる。積算値＜１ｍｉｎの場合は、Ｓ２に戻り通常冷却運転となる。
【００４７】
次にＳ５にて、冷気循環用ファンモータ１１を運転させる。一般的に各貯蔵室ドアいずれかが開状態の場合、騒音低減や冷却器への異常霜付を避ける為に冷気循環用ファンモータ１１は運転を停止させることが多い。本実施例においては、冷気循環用ファンモータ１１を駆動させることにより、冷凍サイクル内の温度の低い冷媒を利用して冷気を各貯蔵室１７〜２０に配送するようにしている。
【００４８】
つまり、冷気循環用ファンモータ１１を運転することによって冷媒によって冷気が貯蔵室に充分なだけ行き渡り、各貯蔵室１７〜２０の温度が予め定められている設定温度以下になったと判断されるとＳ２に戻り通常冷却運転となる。
【００４９】
また、Ｓ６で各貯蔵室１７〜２０の温度が予め定められている設定温度以上になったと判断されると、Ｓ７に進んで電動圧縮機８を断続運転制御とする。かつＳ５で実行していた冷気循環用ファンモータ１１の駆動を継続させて、冷凍サイクル内の温度の低い冷媒を利用して冷気を各貯蔵室１７〜２０に配送するようにしている。
【００５０】
電動圧縮機８の断続運転制御は、予め定められた回転数および時間にて制御を行なうものである。断続回転数においては、冷凍サイクル負荷によって異なるため、制御基板上の圧縮機駆動回路３２および高調波抑制用リアクトル３９の温度上昇値より固定回転数もしくは通電時間Ｔ２およびＴ３を予め決定する必要がある。または、圧縮機駆動回路３２もしくは高調波リアクトル３９自体の温度を検出し、高回転数での制御を実施してもよい。この場合、電動圧縮機８の停止時間Ｔ３を最低オフ時間とし、前記検出温度との関係で最低停止時間Ｔ３をリニアに変更することができるものである。動作時間Ｔ２においては、無効とし検出温度によって動作時間が決まるものである。本実施例においては、前記温度検出は行なわず制御基板上の部品温度上昇を制限するものである。
【００５１】
本実施例においては電動圧縮機８の駆動回転数を任意の回転数とし、圧縮機駆動回路３２もしくは高調波リアクトル３９の温度上昇率より通電時間Ｔ２およびＴ３を決定している。Ｔ２による温度上昇値をＺ１、Ｔ３による温度低下値をＺ２とした場合、Ｚ１およびＺ２の関係（Ｚ１／Ｚ２）が１００％以下となるようにＴ２およびＴ３の時間を選定する。本制御例は、固定回転数による断続時間Ｔ２、Ｔ３で制御しているが断続手段はこの限りではない。
【００５２】
次にＳ７にて、Ｔ２時間による電動圧縮機８の駆動、Ｔ３時間による電動圧縮機８の停止を１サイクルとし、電動圧縮機８の駆動、停止の断続制御を実施し断続回数ｎを積算する。
【００５３】
次にＳ８にて、断続積算回数ｎがＮ回以上の場合は、断続積算回数を初期化した後、Ｓ２に戻り通常制御に移行する。また、断続積算回数ｎがＮ回未満の場合は、Ｓ５に戻り意常時冷却運転を継続する。
【００５４】
本制御により、制御基板上の圧縮機駆動回路３２および高調波リアクトル３９の温度上昇を低減することが可能であり、言い換えれば制御装置１０のディレーティングを確保し、且つ、冷蔵庫１の異常時における各貯蔵室の冷却制御を行なうことができるものである。
【００５５】
このように、圧縮機の駆動、停止および回転数可変の制御を行う第一のマイクロコンピュータと、複数の貯蔵室の温度をそれぞれ検出する温度センサと、前記複数の貯蔵室のそれぞれのドアの開閉状態をそれぞれ検出するドア開閉検知手段と、前記温度センサおよび前記ドア開閉検知手段で検出される状態を読み取り、庫内循環用ファンモータを含む制御を行う第二のマイクロコンピュータと、を備え、前記ドア開閉検知手段で検出されたそれぞれの前記ドアが所定時間以上開放状態であった場合、前記圧縮機を所定時間断続運転する。また、前記温度センサにて検出されるそれぞれの前記貯蔵室の温度状態が上昇傾向にあり、予め設定した温度上昇値以上となった場合、前記圧縮機を所定時間断続運転する。
【００５６】
すなわち、各貯蔵室ドア２〜６の全開放のような異常時に電動圧縮機８が連続で制御されることはなく、通電と停止を繰り返す断続制御を行なうため、電力制御機器及び／或いは制御装置の温度が各制御機器／制御装置のディレーティング温度以下で使用可能となり、且つ、本異常時における各貯蔵室の冷却制御を継続的に行なうことができる、という効果を果たすことができるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・冷蔵庫本体、２・・・冷蔵室ドア、３・・・製氷室ドア、４・・・急冷凍室ドア、５・・・冷凍室ドア、６・・・野菜室ドア、８・・・電動圧縮機、１０・・・制御装置、１１・・・冷気循環用ファンモータ、１４・・・操作表示部、１５ａ・・・冷蔵室ドアスイッチ、１５ｂ・・・冷凍室ドアスイッチ、１５ｃ・・・野菜室ドアスイッチ、１６・・・温度センサ、１７・・・冷蔵室、１８ａ・・・製氷室、１８ｂ・・・急冷凍室、１９・・・冷凍室、２０・・・野菜室、３１・・・電動圧縮機制御装置、３２・・・駆動回路部、３４・・・庫内制御装置、３５・・・スイッチング電源、３６・・・ダイオードブリッジ、３７・・・電解コンデンサ、３９高調波抑制用リアクトル
【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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