(57)【要約】      （修正有）【課題】複数出力レギュレータの消費電力を低減する。【解決手段】２出力以上の複数の２次側出力用コイルをもつ変圧用高周波トランス５２と、前記高周波トランスの１次側コイルをスイッチングするスイッチング素子５４と、２次側出力のうち一部の出力ラインに設けたフィードバック回路５５と、を備え、前記スイッチング素子のオンオフ時間の制御を行う冷蔵庫であって、前記高周波トランスの非フィードバック出力ラインに接続される２次側コイルの始端と終端との途中に形成された途中出力点と、前記途中出力点と前記終端とを切替える切替手段５７と、前記切替手段を制御する制御部５８と、を有する。前記制御部は、前記非フィードバック出力ラインの出力電流と予め定められた設定電流値と比較し、前記出力電流が小さいときには、前記切替手段により前記途中出力点と接続し、前記出力電流が大きいときには、前記切替手段により前記終端と接続する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２出力以上の複数の２次側出力用コイルをもつ変圧用高周波トランスと、前記高周波トランスの１次側コイルをスイッチングするスイッチング素子と、２次側出力のうち一部の出力ラインに設けたフィードバック回路と、を備え、前記フィードバック回路からの信号を受けて前記スイッチング素子のオンオフ時間の制御を行う冷蔵庫において、
前記高周波トランスの非フィードバック出力ラインに接続される２次側コイルの始端と終端との途中に形成された途中出力点と、前記途中出力点と前記終端とを切替える切替手段と、前記切替手段を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記非フィードバック出力ラインの出力電流と予め定められた設定電流値と比較し、
前記出力電流が小さいときには、前記切替手段により前記途中出力点と接続し、
前記出力電流が大きいときには、前記切替手段により前記終端と接続する、
ことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記非フィードバック出力ラインの後段にレギュレータを有し、
前記設定電流値は、
前記非フィードバック出力ラインの２次側コイルの前記途中出力点と接続した状態で、前記出力電流が当該設定電流値になった場合でも、前記非フィードバック出力ラインの出力電圧が、前記レギュレータを安定動作させるのに必要な最低電圧以上となるように設定した値である
ことを特徴とする、請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記設定電流値に、ヒステリシスを設ける
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。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の従来技術として、例えば特開２００９−１３１０９７がある。
【０００３】
この文献には、スイッチング電源の出力電源の安定動作についての記述があり、
「スイッチング電源の高周波トランスの１次側コイルに中間タップを設け、通常の出力電圧で作動する際には、１次側コイルの一端と中間タップとの間に通電し、出力電圧を低い電圧に切り替えた状態では、１次側コイルの一端と他端との間に通電することにより、出力電圧を通常の出力電圧より低い電圧に切り替えた状態でも、スイッチングトランジスタのオン時間が極端に短くならず安定してオンオフ制御することができる」と記載されており、消費電力の軽減とスイッチング電源の安定動作の両立について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３１０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の技術は、フィードバック回路を設けたスイッチング電源であるが、単出力のスイッチング電源であって、複数出力のスイッチング電源の場合の課題は考慮されていない。
【０００６】
近年冷蔵庫におけるスイッチング電源は、例えばマイコンやモータでは使用する電圧が異なるため、接続される負荷により複数の制御用電圧を要し、一つのスイッチング電源で複数出力の制御用電圧を作り出すものが主流である。このようなスイッチング電源の技術として、電圧変動を小さく抑え安定電圧を必要とする一部の出力部には、電圧安定調整用のためのフィードバック回路を設け、出力電流の変動があっても、フィードバック回路からの信号により、スイッチング素子のオンオフ時間の制御を行うことで、上述した一部の出力部の電圧を安定させる方式がある。
【０００７】
一方で、フィードバック回路の無い出力部は、出力電流の大きさにより電圧が大きく変動することがある。一般的に、出力電流が大きい場合は電圧が高くなり、逆に出力電流が小さい場合は電圧が低くなる。このため、フィードバック回路の無い出力部から安定した電圧を取得したい場合、後段に電圧安定用のレギュレータなどの部品を設けることが知られている。
【０００８】
電圧安定用のレギュレータは、出力電圧を安定させることが可能であるものの、入力電圧の高低によってレギュレータ内部で発生する消費電力が変動する。同じ電流が流れた場合、入力電圧が高い方が消費電力は大きく、入力電圧が低い方が消費電力は小さい。上述した通り、レギュレータの入力電圧はフィードバック回路が無いため、フィードバック回路によるスイッチング素子の制御により、レギュレータの入力電圧が必要以上に高くなってしまうと、消費電力も大きくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、複数の２次側出力のうち一部をフィードバック回路のない非フィードバック出力ラインとした場合でも、消費電力を低減させ、省エネ性の高い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】
【００１０】
上述した課題を解決するために、２出力以上の複数の２次側出力用コイルをもつ変圧用高周波トランスと、前記高周波トランスの１次側コイルをスイッチングするスイッチング素子と、２次側出力のうち一部の出力ラインに設けたフィードバック回路と、を備え、前記フィードバック回路からの信号を受けて前記スイッチング素子のオンオフ時間の制御を行う冷蔵庫において、前記高周波トランスの非フィードバック出力ラインに接続される２次側コイルの始端と終端との途中に形成された途中出力点と、前記途中出力点と前記終端とを切替える切替手段と、前記切替手段を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記非フィードバック出力ラインの出力電流と予め定められた設定電流値と比較し、前記出力電流が小さいときには、前記切替手段により前記途中出力点と接続し、前記出力電流が大きいときには、前記切替手段により前記終端と接続する。
【発明の効果】
【００１１】
複数の２次側出力のうち一部をフィードバック回路のない非フィードバック出力ラインとした場合でも、消費電力を低減させ、省エネ性の高い冷蔵庫を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る冷蔵庫の正面外形図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷蔵庫内の構成を表す図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】従来の冷蔵庫に搭載されるスイッチング電源回路に関するブロック図である。
【図４】従来の冷蔵庫に搭載されるスイッチング電源における、２次側Ｂの出力電圧Ｖ２と出力電流との関係を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係る冷蔵庫に搭載されるスイッチング電源回路に関するブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係る冷蔵庫に搭載されるスイッチング電源における、２次側Ｂの出力電圧Ｖ２と出力電流との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
まず、本発明の実施形態に係る冷蔵庫を図１から図２に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る冷蔵庫の正面外形図である。図２は、冷蔵庫内の構成を表す図１のＸ−Ｘ断面図である。
【００１５】
図１において、冷蔵庫本体１は上方から、冷蔵室２，下段冷凍室５，野菜室６が配列されている。また、製氷室３と上段冷凍室５が、冷蔵室２と下段冷凍室５との間に左右に並べて設けられている。一例として、冷蔵室２及び野菜室６は、およそ３〜５℃の冷蔵温度帯の貯蔵室であり、製氷室３，上段冷凍室４及び下段冷凍室５は、およそ−１８℃の冷凍温度帯の貯蔵室となっている。
【００１６】
冷蔵室２の前面開口部は、左右に分割された観音開き（フレンチドアともいう）の冷蔵室扉２ａ，２ｂを備えている。製氷室３，上段冷凍室４，下段冷凍室５，野菜室６は、それぞれ引き出し式の製氷室扉３ａ，上段冷凍室扉４ａ，下段冷凍室扉５ａ，野菜室扉６ａを備えている。また、各扉の貯蔵室側の面には、各扉の外縁に沿うようにパッキング（図示せず）が設けられており、各扉の閉鎖時、貯蔵室内への外気の侵入、及び貯蔵室からの冷気漏れを抑制する構造となっている。
【００１７】
図２において、冷蔵庫本体１の庫外と庫内は、内箱１ｂと外箱１ａとの間に断熱層として発泡断熱材（発泡ポリウレタンフォーム）を充填して形成した断熱箱体１０によって断熱的に区画されている。
【００１８】
図２において、本実施形態の冷蔵庫本体１は、冷却手段として圧縮機２２と冷却器７を備えている。圧縮機２２は機械室３９内に配設され、冷却器７（一例として、フィンチューブ型熱交換器）は、下段冷凍室５の背面部に備えられた冷却器収納室８内に収納されている。また、冷却器収納室８内であって冷却器７の上方には、送風手段として送風機９（一例として、プロペラファン）が取り付けられている。冷却器７と熱交換して冷やされた空気（以下、冷却器７で熱交換した低温の空気を「冷気」という）は、送風機９によって冷蔵室送風ダクト１１，冷凍室送風ダクト１２を介して、冷蔵室２，野菜室６，上段冷凍室４，下段冷凍室５，製氷室３の各貯蔵室へそれぞれ送られる。
【００１９】
また、冷却器７の上部には冷却器７に取り付けられた冷却器温度センサ３０、冷蔵室２には冷蔵室温度センサ２８、下段冷凍室５には冷凍室温度センサ２９がそれぞれ備えられている。これらの温度センサ２８，２９，３０によって冷却器７の温度（以下、冷却器温度と称する），冷蔵室２の温度（以下、冷蔵室温度と称する），下段冷凍室５の温度（以下、冷凍室温度と称する）を検知できるようになっている。更に、冷蔵庫本体１は、庫外の温度を検知する図示しない外気温度センサを備えている。なお、野菜室６にも野菜室温度センサ３７が配置されている。
【００２０】
制御手段の一例として、冷蔵庫本体１の天井壁上面側にはＣＰＵ，ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ，インターフェース回路等を搭載し、これらの回路や送風機９等を動作させるためのスイッチング電源を搭載した制御基板２６が配置されている。この制御基板２６は、前記した外気温度センサ，冷却器温度センサ３０，冷蔵室温度センサ２８，冷凍室温度センサ２９、野菜室温度センサ３７に接続されている。さらに、扉２ａ，２ｂ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａの各扉の開閉状態をそれぞれ検知する前記した扉センサ、冷蔵室２内壁に設けられた図示しない温度設定器等と接続されている。尚、ＣＰＵ等の回路を動作させる電圧は低電圧であるが、送風機９等を動作させるには高い電力が必要となるため、送風機９等を動作させる電圧は、ＣＰＵ等の回路を動作せる電圧よりも高電圧を用いる。
【００２１】
図３は、従来の冷蔵庫に搭載されるスイッチング電源回路に関するブロック図である。
【００２２】
電源となる単相交流電圧５０を、コンバータ回路５１にて直流電圧に変換する。この直流電圧をスイッチング電源の１次側電圧として用いる。高周波トランス５２をスイッチング回路５３およびスイッチング素子５４により高周波でオンオフ制御し、１次側コイルに高周波の１次側電流が発生し、巻線比に応じた電圧が２次側コイルに誘導され、ダイオードとコンデンサで整流された出力電圧となる。出力電圧は２次側コイルＡと２次側コイルＢそれぞれの出力ラインがあり、２次側コイルＡの出力ラインの電圧をＶ１、２次側コイルＢの出力ラインの電圧をＶ２とする。尚、電圧Ｖ２の後段には安定した電圧を生成するためのレギュレータ５６があり、レギュレータ５６の出力電圧をＶ３とする。
【００２３】
電圧Ｖ１は、スイッチング電源の出力状態で安定した電圧を要するため、フィードバック回路５５を設ける。フィードバック回路５５の動作として、あらかじめ定められた基準電圧Ｖｔ＜Ｖ１となった場合には、スイッチング回路５３およびスイッチング素子５４へ信号を出し、Ｖｔ≧Ｖ１となるようにスイッチング素子５４のオンオフ制御を行う。
【００２４】
一方で、電圧Ｖ２は、フィードバック回路が無いため、電圧Ｖ２は出力電流Ｉ２の大きさによって変動する。出力電流Ｉ２が大きい場合には電圧Ｖ２は小さくなり、出力電流Ｉ２が小さい場合には電圧Ｖ２は大きくなる。このように、電圧Ｖ２は出力電流Ｉ２により電圧が変動するが、レギュレータ５６を正常に動作させるためには、レギュレータ５６の入力電圧に上下限の制限があり、上限側を最大入力電圧Ｖｍａｘとし、下限側を最小入力Ｖｍｉｎとする。レギュレータ５６の消費電力Ｐは、レギュレータ５６の出力電流をＩ３とすると、Ｐ＝（Ｖ２−Ｖ３）×Ｉ３  で示される。電流Ｉ３は電圧Ｖ３を用いて負荷（例えばＣＰＵ他）を駆動するために必要な電流であり、電圧Ｖ３は安定した電圧であるため、レギュレータ５６の消費電力Ｐを低減するためには、電圧Ｖ２を低くすることが良い。図４に、２次側Ｂの出力電圧Ｖ２と出力電流Ｉ２の関係を示す。
【００２５】
このように出力電流Ｉ２が小さいときには、電圧Ｖ２が大きくなり、レギュレータ５６の安定動作に必要なＶｍｉnに対し、必要以上に大きな電圧となってしまい、レギュレータ５６の消費電力Ｐも大きくなってしまう。
【００２６】
そこで、出力電流Ｉ２が所定の電流より小さいときには、電圧Ｖ２を小さくすることにより、出力電流Ｉ２が小さい時でもレギュレータ５６の消費電力Ｐを低減させる手段を提供する。
【００２７】
図５は、本発明の実施形態に係る冷蔵庫に搭載されるスイッチング電源回路に関するブロック図である。図３に示したスイッチング電源に関するブロック図に対し、２次側コイルＢにおいて、始端と終端の途中に途中出力点を形成し、コイル終端と途中出力点とを切替えるための切替手段として切替スイッチ５７と、切替スイッチ５７を制御するための制御部５８をもち、非フィードバック出力の負荷電流Ｉ２が予め定められた設定値Ｉｔ未満であった場合、つまりＩ２＜Ｉｔであった場合、切替スイッチ５７は２次側コイルＢの途中出力点と接続される。これにより、２次側コイルＢの終端と接続されている時と比較し、コイル巻数比は小さくなるため、出力電圧Ｖ２は低い状態である。一方、負荷電流Ｉ２が予め定められた設定値Ｉｔ以上の場合、つまりＩ２≧Ｉｔであった場合、切替スイッチ５７は２次側コイルＢの終端と接続される。これにより、２次側コイルＢの途中出力点と接続されている時と比較し、コイル巻数比は大きくなるため、出力電圧Ｖ２は高くなる。
【００２８】
尚、予め定められた設定値Ｉｔの設定方法としては、切替スイッチ５７によって途中出力点と接続した状態で、電圧Ｖ２ラインの出力電流Ｉ２＝Ｉｔになった場合、つまりＩｔ＝Ｉ２となった場合でも、レギュレータ５６の最低入力電圧Ｖｍｉｎ≦Ｖ２を満たす値を設定しておく。これにより２次側コイルＢと切替スイッチ５７の接続点が途中出力点であっても終端であっても、レギュレータ５６の最低入力電圧Ｖｍｉｎを下回ることは無く、レギュレータが不安定動作に至ることは無い。
【００２９】
図６に、図５の手段を用いた場合の２次側Ｂの出力電圧Ｖ２と出力電流Ｉ２の関係を示す。出力電流Ｉ２が小さいときでも、従来の手段と比較し電圧を小さくし、レギュレータ５６の消費電力Ｐ＝（Ｖ３-Ｖ２）×Ｉ３に関するＶ３−Ｖ２の値を小さくすることで消費電力Ｐも小さくなる。
【００３０】
以上の本発明の実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００３１】
非フィードバック出力ラインのコイル接続を切替えることにより、１次側コイルと２次側コイルの巻数比が切替わり、出力電圧を可変とする。これにより、後段のレギュレータの入力電圧を切替え、出力電流が小さい時でも入力電圧を高くしないことで、消費電力の低減が可能であり、省エネ性の高い冷蔵庫を提供することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、例えば、予め定められた設定値Ｉｔには切替スイッチ５７をオンオフするためのヒステリシス設けてもよい。ヒステリシスを設けることにより、出力電流Ｉ２が設定値Ｉｔ近傍を推移し、設定値Ｉｔを若干上下しても切替スイッチ５７がすぐに切り替わることがなく、より安定した電圧とすることができる。
【００３３】
また、上述では冷蔵庫のスイッチング電源の出力をフィードバック回路を設けた出力と非フィードバック出力の２出力を前提として述べたが、出力数は３以上の複数出力でも同様の効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
５２…高周波トランス、５４…スイッチング素子、５５…フィードバック回路、５６…レギュレータ、５７…切替スイッチ、５８…制御部、２６…制御基板
【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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