(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動用の半導体素子と、
前記モータ駆動用の半導体素子によって制御されるファンモータと、
前記モータ駆動用の半導体素子にファンモータ回転数指令信号を出力する制御手段と、を備え、
前記ファンモータの回転数を変化させる際、前記ファンモータ回転数指令信号を階段状に変化させるものであって、
前記ファンモータ回転数指令信号は、単位時間当たりのＯＮ／ＯＦＦ時間比率（Ｄｕｔｙ）を任意で０〜１００％の間で変化させるＰＷＭＤｕｔｙによって制御し、
前記ファンモータの回転数を階段状に低下させる際、前記ＰＷＭＤｕｔｙを下げる幅を２％以内としつつ保持時間を０．３ｓ以上とするか、前記ＰＷＭＤｕｔｙを下げる幅を１％以内としつつ保持時間を０．２ｓ以上とすることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記ファンモータは、貯蔵室に空気を送風する送風ファンのモータであることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】
請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記ファンモータは、機械室に設置された機械室ファンのモータであ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、冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機により駆動するファンモータ等の部品は、その回転動作によって騒音や電流の増減が発生する。特に回転数を急峻に変動させた場合には、騒音が大きく変動して耳障りとなる場合がある。また、急峻な回転数の変動は電流を急峻に変化させるため、電子回路に負荷を与える。
【０００３】
こうした背景の中、本技術分野の背景技術として、特開平３−１７５２４８号公報（特許文献１）がある。この公報には、「起動時には前記ファンモータ（５）の運転を開始するとともに回転を漸次増加した後、前記圧縮機モータ（７）の回転を漸次増加して運転開始し、また、停止時には前記圧縮機モータ（７）の回転を漸次低下して運転停止した後、前記ファンモータ（５）の回転を漸次低下して運転停止させる」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１７５２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動機によって駆動する部品、例えばファンモータは、その動作によって騒音や電流の増減が生じる。回転数が高ければ騒音、電流ともに大きく、回転数が低ければ騒音、電流ともに小さくなる。また、回転数を急峻に変化させた場合（高速回転から低速回転、あるいはその逆）、変動騒音や急峻な電流変化が生じる。
【０００６】
近年、家電製品の省電力化に伴い、ファンモータ駆動用の半導体素子においても消費電力を低減するための制御を行っている。モータ駆動用の半導体素子は、消費電力を低減するために回転数を急峻に低下させた場合、一時的にモータを流れる電流がモータ駆動用の半導体素子へ逆流する現象を生じる場合がある。
【０００７】
モータ駆動用の半導体素子を用いてファンモータの回転数を制御する場合、回転数を低下させるための手段としては、モータ駆動用の半導体素子の電源電圧を下げる手段や、モータ駆動用の半導体素子に内蔵された回転数制御回路部への入力信号を変化させる手段などが考えられる。
【０００８】
また、モータ駆動用の半導体素子の電源電圧を任意に上昇、下降させる専用の回路を搭載した場合、消費電力の悪化や部品コストの悪化が懸念される。
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１では、ファンモータの回転数を漸次低下するための具体的な構成について述べられていない。
【００１０】
そこで本発明は、低騒音で低消費電力の冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、モータ駆動用の半導体素子と、前記モータ駆動用の半導体素子によって制御されるファンモータと、前記モータ駆動用の半導体素子にファンモータ回転数指令信号を出力する制御手段と、を備え、前記ファンモータの回転数を変化させる際、前記ファンモータ回転数指令信号を階段状に変化させるものであって、前記ファンモータ回転数指令信号は、単位時間当たりのＯＮ／ＯＦＦ時間比率（Ｄｕｔｙ）を任意で０〜１００％の間で変化させるＰＷＭＤｕｔｙによって制御し、前記ファンモータの回転数を階段状に低下させる際、前記ＰＷＭＤｕｔｙを下げる幅を２％以内としつつ保持時間を０．３ｓ以上とするか、前記ＰＷＭＤｕｔｙを下げる幅を１％以内としつつ保持時間を０．２ｓ以上とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明になる冷蔵庫によれば、低騒音で低消費電力の冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の冷蔵庫の中央縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の送風ファンの制御ブロック図である。
【図３】ＰＷＭＤｕｔｙを階段状に低下させるタイムチャートである。
【図４】ＰＷＭＤｕｔｙの変化幅毎の逆方向電流の発生を示した図である。
【図５】ＰＷＭＤｕｔｙを階段状に低下させた場合の逆方向電流の発生の有無を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明はこの実施形態に限定するものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の変更や付加が可能である。
【００１５】
まず、図１、図２を参照しながら、冷蔵庫の構成に関して説明する。なお、図１は本実施形態の冷蔵庫の中央縦断面図であり、図２は冷蔵庫内に設置された送風ファンの制御ブロック図である。
【００１６】
図１において、冷蔵庫は、冷蔵庫本体１と、その前面に設けられた複数の扉６〜９を備えて構成されている。冷蔵庫本体１は、鋼板製の外箱１１と、樹脂製の内箱１２、それらの間に充填されたウレタン発泡断熱材１３及び／又は真空断熱材（図示せず）とから構成されており、図の上から、冷蔵室２、冷凍室３、４、そして、野菜室５の順に、複数の貯蔵室が形成されている。換言すれば、最上段には冷蔵室２が、そして、最下段に野菜室５が、それぞれ、区画して配置されており、冷蔵室２と野菜室５との間には、これらの両室から熱的に仕切られた冷凍室３、４が配設されている。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。これらの貯蔵室２〜５は仕切り部３３、３４、３５により区画されている。
【００１７】
冷蔵庫本体１の前面には、前述したように、複数の貯蔵室２〜５の前面開口部を閉塞するため、それぞれ、扉６〜１０が設けられている。冷蔵室扉６は冷蔵室２の前面開口部を閉塞する扉、冷凍室扉７は冷凍室３の前面開口部を閉塞する扉、冷凍室扉９は冷凍室４の前面開口部を閉塞する扉、そして、野菜室扉１０は野菜室５の前面開口部を閉塞する扉である。また、冷蔵室扉６は観音開き式の両開きの扉で構成され、冷凍室扉７、冷凍室扉９、野菜室扉１０は、引き出し式の扉によって構成され、引き出し扉と共に、貯蔵室内の容器が引き出される構造となっている。
【００１８】
上述した構造の冷蔵庫本体１には、冷凍サイクルが設置されている。この冷凍サイクルは、圧縮機１４、凝縮器（図示せず）、キャピラリチューブ（図示せず）及び蒸発器１５、そして、再び、圧縮機１４が、その順に接続されて構成されている。圧縮機１４と凝縮器は、冷蔵庫本体１の背面下部に設けられた機械室内に設置されている。機械室内には、圧縮機１４（及び凝縮器（図示せず））に空気を送風して放熱を促進する機械室ファン（図示せず）を備えている。
【００１９】
蒸発器１５は冷凍室３、４の後方に設けられた冷却器室内に設置され、この冷却器室における蒸発器１５の上方には、蒸発器１４を通過した低温の空気を貯蔵室へ送風する送風ファン１６が設置されている。
【００２０】
上記蒸発器１５によって冷却された冷気は、図示しない冷気通路を介して、送風ファン１６によって冷蔵室２、冷凍室３、４及び野菜室５など、各貯蔵室へ送られる。具体的には、送風ファン１６によって送られる冷気は、開閉可能なダンパーを介して、その一部が冷蔵室２及び野菜室５の冷蔵温度帯の貯蔵室へと送られ、また、残りの一部が冷凍室３、４の冷凍温度帯の貯蔵室へと送られる。
【００２１】
送風ファン１６によって冷蔵室２、冷凍室３、４及び野菜室５の各貯蔵室へと送られる冷気は、各貯蔵室内を冷却した後、冷気戻り通路を通って、冷却器室へと戻される。このように、本実施の形態になる冷蔵庫は、冷気の循環構造を有しており、そして、各貯蔵室２〜５を適切な温度に維持する。
【００２２】
また、冷蔵室２内には、透明な樹脂板で構成される複数段の棚１７〜２０が取り外し可能に設置されている。最下段の棚２０は、内箱１２の背面及び両側面に接するように設置され、その下方空間である、所謂、最下段空間２１を上方空間から区画している。また、各冷蔵室扉６の内側には複数段の扉ポケット２５〜２７が設置され、これらの扉ポケット２５〜２７は、冷蔵室扉６が閉じられた状態で、冷蔵室２内に突出するように設けられている。冷蔵室２の背面には、送風ファン１６から供給された冷気を通す通路を形成する背面パネル３０が設けられている。
【００２３】
上述した冷蔵庫本体１の上部には冷蔵庫に搭載している送風ファン１６をはじめとした各電気部品を制御するための冷蔵庫制御基板５０を搭載している。冷蔵庫制御基板５０には制御マイコン（制御手段）５０ａが実装されており、この制御マイコン５０ａに予め書き込まれたプログラムによって各電気部品を制御し、各貯蔵室内の温度管理を行っている。
【００２４】
制御マイコン５０ａは、各貯蔵室内の温度状態や周囲の気温等の各種情報を読み取り、適正な量の冷気を各貯蔵室へと送るために送風ファン１６の回転数を制御する。
【００２５】
また、送風ファン１６の内部には、モータ１６ｃを回転させるためのドライバＩＣ１６ｂを実装したファンモータ基板１６ａが搭載されている。ドライバＩＣ１６ｂは、制御マイコン５０ａから出力された回転数指令のＯＮ／ＯＦＦ比（ＰＷＭＤｕｔｙ）によってモータ１６ｃの回転数を制御している。また、ドライバＩＣ１６ｂは、モータ１６ｃの回転数に応じた回転数信号（ＦＧ信号）を制御マイコン５０ａに入力する。
【００２６】
ＰＷＭＤｕｔｙを急峻に低下させた場合、モータ１６ｃの急な回転数変動とともに騒音の急な変化が生じる。騒音の急な変化は耳障りとなるため、極力騒音の変化は少ないことが好ましい。
【００２７】
また、ＰＷＭＤｕｔｙを急峻に低下させることで、それまでにモータ１６ｃに流れていた方向とは逆方向に向かって電流が流れる。この電流の逆流現象は高速で回転していたモータ１６ｃの回転により発生する逆起電力が、ドライバＩＣ１５ｂから供給するエネルギーより大きくなった場合に発生する。逆流した電流によって冷蔵庫制御基板５０に実装されている電源５０ｂ（一例として１２Ｖ）の誤動作を招いたり、電源５０ｂに接続されている他の各電気部品の破損や誤動作を招いたりする恐れがある。
【００２８】
ここで、モータ１６ｃの回転数の急峻な低下を抑制するための手段として、制御マイコン５０ａから出力するＰＷＭＤｕｔｙを階段状に変化させる制御の仕様について説明する。
【００２９】
まず、ＰＷＭＤｕｔｙを階段状に変化させるタイムチャートを図３に示す。図３に示したように、ＰＷＭＤｕｔｙを階段状に低下するにあたり、「一段あたりの変化Ｄｕｔｙ」と「Ｄｕｔｙ保持時間」を設定する必要がある。
【００３０】
図４に示した図は、ＰＷＭＤｕｔｙの変化幅毎の逆方向電流の発生を示したものである。発明者の実験によれば、送風ファン１６の回転数を下げる場合、ＰＷＭＤｕｔｙの変動幅が５％以内であれば逆流現象の発生がないことが分かる。
【００３１】
図５に示した表図は、「一段あたりの変化Ｄｕｔｙ」と「Ｄｕｔｙ保持時間」をそれぞれ、
一段あたりの変化Ｄｕｔｙ：１％、２％、３％、５％
Ｄｕｔｙ保持時間        ：０．１ｓ、０．２ｓ、０．３ｓ、０．５ｓ
とした時の逆方向電流の発生の有無を示す。
【００３２】
発明者の実験によれば、一段あたりの変化Ｄｕｔｙが１％であれば、０．２ｓ以上のＤｕｔｙ保持時間を設定することで逆方向電流が発生しないことがわかる。また、一段あたりの変化Ｄｕｔyが２％であれば、０．３ｓ以上Ｄｕｔｙ保持時間を設定することで逆方向電流が発生しないことが分かる。
【００３３】
以上のように、使用するモータに応じた「一段あたりの変化Ｄｕｔｙ」「Ｄｕｔｙ保持時間」を設定し、減速時に階段状にＰＷＭＤｕｔｙを変化させることで、逆方向電流や変動騒音を抑制することが可能となる。
【００３４】
本実施形態によれば、モータ駆動用の半導体素子と、前記モータ駆動用の半導体素子によって制御されるファンモータと、前記モータ駆動用の半導体素子にファンモータ回転数指令信号を出力する制御手段と、を備え、前記ファンモータの回転数を変化させる際、前記ファンモータ回転数指令信号を階段状に変化させる。これにより、低騒音で低消費電力のファンモータの運転を実現することができる。
【００３５】
また、前記ファンモータ回転数指令信号は、単位時間当たりのＯＮ／ＯＦＦ時間比率（Ｄｕｔｙ）を任意で０〜１００％の間で変化させるＰＷＭＤｕｔｙによって制御する。これにより、急な回転数変動を抑制して、騒音の急な変化を抑えることができる。
【００３６】
また、前記ファンモータの回転数を階段状に低下させる際、前記ＰＷＭＤｕｔｙを下げる幅を逆方向電流が発生しない範囲とする。これにより、逆方向電流による冷蔵庫制御基板に実装されている電源の誤動作を抑制して、電源に接続されている他の各電気部品の破損や誤動作を抑制することができる。
【００３７】
また、記ファンモータの回転数を階段状に低下させる際、前記ＰＷＭＤｕｔｙを維持する時間を、逆方向電流が発生しない時間とする。これにより、逆方向電流による冷蔵庫制御基板に実装されている電源の誤動作を抑制して、電源に接続されている他の各電気部品の破損や誤動作を抑制することができる。
【００３８】
また、モータ１６ｃは、貯蔵室に空気を送風する送風ファン用モータである。この送風ファン用モータに上記制御を適用することで、低騒音で低消費電力の冷却運転を行う冷蔵庫を得ることができる。
【００３９】
また、モータ１６ｃは、機械室に配置した圧縮機に対して空気を送風する機械室ファン用モータである。この機械室ファンに上記制御を適用することで、低騒音で低消費電力の機械室放熱を行う冷蔵庫を得ることができる。
【００４０】
これらの他にも、実施形態の構成の一部を置換することが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成を加えることも可能である。さらには、実施形態の構成の一部について、他の構成を追加、削除、置換等することもできる。
【符号の説明】
【００４１】
１６…送風ファン、１６ａ…ファンモータ基板、１６ｂ…ドライバＩＣ、１６ｃ…モータ、５０…冷蔵庫制御基板、５０ａ…制御マイコン（制御手段）、５０ｂ…電源（１２Ｖ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
0006329849.tif 000004
【図４】
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【図５】
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