(57)【要約】【課題】熱電素子と、その熱電素子に印加する電圧を冷蔵庫内温度に応じて可変制御する電子冷蔵庫の制御装置において、周囲温度が低下した場合に電子冷蔵庫の内部が凍結するなどの異常な温度低下を防止する。【解決手段】直流入力１と、熱電素子２と、放熱用ファン３と、サーミスタ４と、可変電圧出力をもつスイッチング電源５と、定電圧電源６と、スイッチ７と、制御回路８から構成され、電子冷蔵庫の周囲温度が低下して電子冷蔵庫内の温度を設定値に維持できなくなった場合には、熱電素子２に印加する電圧を制御可能な最低電圧とすると共に、スイッチ７を開放して放熱ファン３を停止し、熱電素子の冷却能力を落として電子冷蔵庫内の温度が低下することを防止する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電素子の放熱面冷却用の放熱ファンへの電圧供給路を開閉するスイッチと、庫内温度が設定温度になるように前記熱電素子に供給する電圧値を制御し、前記熱電素子に制御可能な最低電圧が供給されているにもかかわらず、庫内温度が前記設定温度より低くなる場合に、前記スイッチを開放する制御手段とを有する電子冷蔵庫の制御装置。
【請求項２】
制御手段は、スイッチを開放した後も、庫内温度の低下が続く場合に、前記熱電素子の損失により前記熱電素子の冷却面温度が上昇するように前記熱電素子に供給する電圧値を上昇させる請求項１記載の電子冷蔵庫の制御装置。
【請求項３】
制御手段は、除霜が必要となる時に、スイッチを開放して熱電素子に供給する電圧値を最低電圧とするか、もしくは、前記スイッチを開放して前記熱電素子の損失により前記熱電素子の冷却面温度が上昇するように前記熱電素子に供給する電圧値を上昇させる請求項１または２記載の電子冷蔵庫の制御装置。
【請求項４】
熱電素子に可変電圧を供給する可変電圧出力とスイッチを介して放熱ファンと制御手段に一定の電圧を供給する定電圧出力とを有するマルチ出力電源を有し、前記制御手段は、前記定電圧出力から電圧が供給され、前記可変電圧出力を制御する請求項１から３のいずれか一項記載の電子冷蔵庫の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペルチェ素子などの熱電素子を用いて庫内を冷却する電子冷蔵庫の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱電素子を用いた電子冷蔵庫の制御装置は、電子冷蔵庫内の温度に応じて熱電素子に印加する電圧を制御する可変電圧の供給源と、制御回路や熱電素子の放熱ファンに電力を供給するための定電圧の供給源を有している。
【０００３】
以下、可変電圧出力と定電圧出力を１つの変換器で供給するマルチ出力電源を持つ従来の電子冷蔵庫の制御装置について図４から図６を用いて説明する。
【０００４】
図４において、１は交流入力を整流するか、もしくは蓄電池を用いるなどして得られる直流入力である。２は冷却面と放熱面を有し冷却面で吸熱して庫内を冷却する熱電素子である。３は熱電素子の放熱面を庫外の空気で冷却させるための放熱ファンである。４は電子冷蔵庫内の温度を検出するためのサーミスタである。また、３１は直流入力１に接続され可変電圧出力と定電圧出力を併せ持つマルチ出力電源である。８は制御する制御回路である。
【０００５】
マルチ出力電源３１は、熱電素子２には可変電圧を供給するとともに、放熱ファン３と制御回路８に一定電圧を供給する。制御回路８はサーミスタ４で検出した電子冷蔵庫内温度をあらかじめ定められていた設定温度に近づけるように、サーミスタ４で検出した電子冷蔵庫内温度と設定温度との温度差が大きい場合は熱電素子２に印加する電圧を高くし、その温度差が少なくなるにつれて熱電素子２に印加する電圧を下げるようにマルチ出力電源３１に指令を与えて電子冷蔵庫内の温度を制御する。
【０００６】
一方、図５はマルチ出力電源３１の内部構成を示しており、４１は直流入力を平滑する入力平滑コンデンサ、４２は変圧器、４３はスイッチング素子である。
【０００７】
また、４４は可変電圧用整流ダイオードであり、４５は可変電圧用平滑コンデンサである。そして、４６は定電圧用整流ダイオード、４７は電流制限要素であり、抵抗もしくはリアクトルが用いられる。また、４８は定電圧用平滑コンデンサである。
【０００８】
スイッチング素子４３は可変電圧を制御するようにのみ動作し、導通時間を変化させる事によって変圧器４２に流れる電流波高値を制御してエネルギーとして蓄え、スイッチング素子４３の遮断時間中にそのエネルギーを２次側に放出するフライバック動作をする。
【０００９】
従って変圧器４２の１次巻き線と可変電圧側の２次巻き線の極性はスイッチング素子４３の遮断時間中に電流が流れるように逆極性に接続され、フライバック電源を構成している。
【００１０】
これに対して変圧器４２の定電圧側の２次巻き線は、スイッチング素子４３が導通時に電流が流れるように１次巻き線と同極性に接続され、エネルギー蓄積のための導通時間の間を利用して定電圧用平滑コンデンサ４８を充電するフォワード型電源を構成している。
【００１１】
そして、電流制限要素４７と定電圧用平滑コンデンサ４８によって決まる充電時定数をスイッチング素子４３の最小導通時間よりも短く設定することで、出力電圧が一定となるよう制御しなくても直流入力４１の電圧値と巻き数比に応じた一定の電圧を得ることが出来る。
【００１２】
図６はマルチ出力電源３１における各部の電流波形を示す。図６において（ｅ）はスイッチング素子を流れる１次側電流を示し、（ｆ）は可変電圧用整流ダイオードを、（ｇ）は定電圧用整流ダイオードを流れる電流を示す。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電子冷蔵庫の制御装置においては、図６の（ｇ）において電流が流れている期間よりも短い時間にスイッチング素子４３の導通時間を絞ることが出来ない。これは、図６の（ｇ）で電流が流れている時間がマルチ出力電源３１内部の定電圧用平滑コンデンサ４８の充電に必要な時間を示しており、スイッチング素子４３の導通時間がその時間よりも短くなった場合には充電不足となり、定電圧出力を維持することが出来ないためである。もし、仮にこの最小導通時間よりもスイッチング素子４３の導通時間を短くした場合には、制御回路８の誤作動を引き起こす恐れがある。
【００１４】
このようにマルチ出力電源３１内のスイッチング素子４３の導通時間に制限があり、電子冷蔵庫の周囲温度が低下してもその値より短くはスイッチング素子４３の導通時間を絞ることが出来ないことから、決まった値以下には熱電素子２に印加する電圧を下げることは出来ず、電子冷蔵庫内の温度が制御不能となり、異常低下することとなる。
【００１５】
また、仮に定電圧出力専用の定電圧電源と可変電圧出力のみを発生する専用のスイッチング電源を用意して、定電圧出力に可変電圧を出力するスイッチング電源が与える影響を排除した場合でも、可変電圧出力にスイッチング電源を用いる以上、制御可能な出力電圧の下限値が存在することになる。これは、スイッチング電源を制御する集積回路には最小パルス幅の制限があることによる。
【００１６】
そして、この最小パルス幅よりも狭いパルス幅を必要とする場合には、スイッチング電源は起動停止を繰り返し、その出力の平均電圧が指令値に等しくなるように動作する。
【００１７】
この結果、起動停止時の騒音発生や損失の増大、起動時の突入電流によるスイッチング電源の入力ヒューズ劣化、熱電素子の劣化等の品質と信頼性の低下を引き起こすことになる。
【００１８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、電子冷蔵庫の周囲温度が低下した場合に電子冷蔵庫内の温度が異常に低下することを防止する電子冷蔵庫の制御装置の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１記載の電子冷蔵庫の制御装置の発明は、熱電素子の放熱面冷却用の放熱ファンへの電圧供給路を開閉するスイッチと、庫内温度が設定温度になるように前記熱電素子に供給する電圧値を制御し、前記熱電素子に制御可能な最低電圧が供給されているにもかかわらず、庫内温度が前記設定温度より低くなる場合に、前記スイッチを開放する制御手段とを有するものであり、電子冷蔵庫の周囲温度の低下により、熱電素子に制御可能な最低電圧が供給されているにもかかわらず、庫内温度が設定温度より低くなると、制御手段は、熱電素子の放熱面冷却用の放熱ファンへの電圧供給路を開閉するスイッチを開放するので、放熱ファンは停止する。放熱ファンの停止により、熱電素子の放熱面からの放熱量が減り、熱電素子の放熱面の温度が上昇する。すると、熱電素子の放熱面の温度の上昇に伴って熱電素子の冷却面の温度が上昇するので、庫内温度の低下を抑えることができ、電子冷蔵庫内の温度の異常低下を防止することとなる。
【００２０】
また、請求項２記載の電子冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１記載の発明における制御手段が、スイッチを開放した後も、庫内温度の低下が続く場合に、前記熱電素子の損失により前記熱電素子の冷却面温度が上昇するように前記熱電素子に供給する電圧値を上昇させるものであり、スイッチを開放した後も、庫内温度の低下が続く場合に、制御手段は、熱電素子に供給する電圧値を上昇させて、熱電素子の損失により熱電素子の冷却面温度を上昇させ、電子冷蔵庫内に熱を供給するので、庫内温度の低下を抑えることができ、電子冷蔵庫内の温度の異常低下を防止することとなる。
【００２１】
また、請求項３記載の電子冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１または２記載の発明における制御手段が、除霜が必要となる時に、スイッチを開放して熱電素子に供給する電圧値を最低電圧とするか、もしくは、前記スイッチを開放して前記熱電素子の損失により前記熱電素子の冷却面温度が上昇するように前記熱電素子に供給する電圧値を上昇させるものであり、除霜が必要となる時に、制御手段が、スイッチの開放と熱電素子に供給する電圧値の制御を行って、熱電素子の冷却面温度を上昇させるので、電子冷蔵庫内部の凍結や冷却面の霜付きが原因となる電子冷蔵庫内温度の制御不能状態に陥ることを防止できるという作用を有する。
【００２２】
また、請求項４記載の電子冷蔵庫の制御装置の発明は、請求項１から３記載の発明において、熱電素子に可変電圧を供給する可変電圧出力とスイッチを介して放熱ファンと制御手段に一定の電圧を供給する定電圧出力とを有するマルチ出力電源を有し、前記制御手段は、前記定電圧出力から電圧が供給され、前記可変電圧出力を制御するものであり、電源を１つとして、構成、組み立てを簡単にするという作用を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明するが、従来と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電子冷蔵庫の制御装置の構成図である。図において、１は交流入力を整流するか、もしくは蓄電池を用いるなどして得られる直流入力である。２は冷却面と放熱面を有し冷却面で吸熱して庫内を冷却する熱電素子である。３は熱電素子の放熱面を庫外の空気で冷却させるための放熱ファンである。４は電子冷蔵庫内の温度を検出するためのサーミスタである。
【００２５】
また、５は直流入力１に接続された可変電圧出力のスイッチング電源、６は直流入力１に接続された定電圧電源であり、７は定電圧電源６と放熱ファン３の間を開閉するスイッチ、８は制御回路（制御手段）である。
【００２６】
また、図２において（ａ）は電子冷蔵庫の周囲温度、（ｂ）はスイッチング電源５の可変出力電圧、（ｃ）はサーミスタ４によって検出した電子冷蔵庫内温度であり、（ｄ）はスイッチ７の駆動信号である。
【００２７】
制御回路８はスイッチング電源５の可変出力電圧の制御可能範囲内で電子冷蔵庫内温度を制御できるときには、スイッチ７を駆動して放熱ファン３を運転すると共に、サーミスタ４で検出する電子冷蔵庫内部温度に応じてスイッチング電源５に電圧指令値を送出し、電子冷蔵庫内温度をあらかじめ定められた設定温度に維持するよう制御する。
【００２８】
次に電子冷蔵庫の周囲温度が低下してきた場合の動作について説明する。図２（ａ）のように電子冷蔵庫の周囲温度が低下してきた場合は、（ｂ）に示すようにスイッチング電源の制御可能最低電圧までは可変電圧出力値を低下させることで（ｃ）に示す電子冷蔵庫内温度を一定に保つ。そして、上記の最低電圧まで達しても、さらに電子冷蔵庫の周囲温度が低下を続けた場合には、電子冷蔵庫内温度も低下することとなり、その場合には（ｄ）に示すようにスイッチ７の駆動を停止して放熱ファン３を止め、熱電素子２の冷却効率を低下させることで電子冷蔵庫内部温度を上昇させるように動作する。
【００２９】
さらに電子冷蔵庫の周囲温度が低下して、例えば（ａ）に示すように零下となっても電子冷蔵庫内温度を制御する必要がある場合には、（ｂ）のように放熱ファン３を止めたままで可変電圧出力値を上昇させることで、熱電素子２の損失によって電子冷蔵庫内部に熱を供給し、電子冷蔵庫内温度を設定温度に維持するよう動作させることも可能である。
【００３０】
（実施の形態２）
次に実施の形態２について図１と図３を用いて説明する。図３において（ｈ）はスイッチング電源５の可変出力電圧、（ｉ）は熱電素子の冷却面温度であり、（ｊ）はスイッチ７の駆動信号である。
【００３１】
本実施の形態では一定時間毎にあらかじめ定められた時間だけ図３に示すように可変出力電圧を制御可能な最低電圧に制御すると共に、スイッチ７の駆動信号を停止することによって熱電素子２の冷却面の温度を上昇させて、電子冷蔵庫内部の凍結や熱電素子冷却面の霜付きが原因となる電子冷蔵庫内温度の制御不能状態に陥ることを防止するための除霜動作を行う。
【００３２】
なお、この場合では一定時間毎にあらかじめ定められた時間の間だけ可変電圧出力を最低電圧に維持すると共にスイッチ７を停止しているが、熱電素子２の冷却面側温度を検出して霜付きや凍結を判断し、冷却面温度がある一定温度以上となるまで上記の動作を継続するように変更することも可能である。あるいは除霜開始時間を一定時間毎として、その動作を停止する判断を熱電素子２の冷却面側温度によるように組み合わせることも可能である。
【００３３】
また、上記の除霜動作をより短時間で実現するために除霜時に熱電素子２に印加する電圧を上昇させて、熱電素子２の損失によって除霜時間の短縮を図ることもできる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、電子冷蔵庫の周囲温度が低くて、熱電素子に供給する電圧値を最低電圧にしても、庫内温度が設定温度より低くなるような場合でも、放熱ファンを停止させることにより、庫内温度の低下を抑えて、電子冷蔵庫内の温度の異常低下を防止できる。
【００３５】
また、請求項２記載の発明によれば、電子冷蔵庫の周囲温度が低くて、熱電素子に供給する電圧値を最低電圧にすると共に放熱ファンを停止させても、庫内温度が設定温度より低くなるような場合でも、熱電素子の損失により熱電素子の冷却面温度を上昇させることにより、庫内温度の低下を抑えて、電子冷蔵庫内の温度の異常低下を防止できる。
【００３６】
また、請求項３記載の発明によれば、電子冷蔵庫内の凍結や熱電素子冷却面の霜付きによる電子冷蔵庫内温度の制御不能状態に陥ることをヒーター等の専用の除霜機能を有する部品を用いることなく防止することができる。
【００３７】
また、請求項４記載の発明によれば、熱電素子に可変電圧を供給する可変電圧電源と放熱ファンと制御手段に一定の電圧を供給する定電圧電源とを１つのマルチ出力電源にて構成するので、構成、組み立てを簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における電子冷蔵庫の制御装置の構成図
【図２】同実施の形態の電子冷蔵庫の制御装置の各部の動作を示すタイミングチャート
【図３】本発明の実施の形態２における電子冷蔵庫の制御装置の各部の動作を示すタイミングチャート
【図４】従来の電子冷蔵庫の制御装置の構成図
【図５】同従来の電子冷蔵庫の制御装置の可変電圧と定電圧を同時供給可能なマルチ出力電源の構成図
【図６】同マルチ出力電源における各部の電流波形を示す特性図
【符号の説明】
２　　熱電素子
３　　放熱ファン
４　　サーミスタ
５　　スイッチング電源
７　　スイッチ
８　　制御回路（制御手段）
３１　マルチ出力電源
【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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