(57)【要約】 【課題】  スイッチの動作検出装置に異常が生じた場合に速やかに検出する。【解決手段】  正常時は、ＣＰＵ１の出力部４からトランジスタＱ1 ，Ｑ2 に対して、１００msの間隔で２msずつの間欠時な動作信号が与えられ、この間のみ扉スイッチ３（接点）に電源電流（大電流）を流せる状態とし、そのとき扉スイッチ３がオン（接点が閉じる）すれば、入力部６がＨ電位（５Ｖ）からＬ電位（０Ｖ）に変化し、扉スイッチ３がオンしたことが検出される。正常時にはトランジスタＱ1 ，Ｑ2 に動作信号が与えられていないときには、入力部６が常にＨ電位となる。出力部４と入力部６とが監視されており、動作信号が与えられていないにも拘わらず、入力部６がＬ電位となった場合には、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 がショートした等の異常があった見なされて、異常判断手段２２から異常信号が出される。【選択図】  図３
2005057433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械式接点を備えたスイッチと半導体スイッチング素子とが電源に対して直列に接続され、前記半導体スイッチング素子を動作信号によって間欠的にオン動作させるとともに、スイッチ動作検出回路によって前記スイッチの開閉状態を検出するスイッチの動作検出装置において、
前記半導体スイッチング素子に前記動作信号が与えられていないときに、前記スイッチ動作検出回路により前記スイッチの閉状態が検出されたことに基づいて異常を判断する異常判断手段を設けたことを特徴とするスイッチの動作検出装置。
【請求項２】
前記半導体スイッチング素子の動作信号はＣＰＵから出力され、前記異常判断手段は前記ＣＰＵにおいて前記動作信号と前記スイッチング動作検出回路からの検出信号との論理値を判断することにより構成されることを特徴とする請求項１記載のスイッチの動作検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的接点を備えたスイッチの動作検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫は一般的に、冷気を生成する冷凍装置と、生成された冷気を庫内に循環供給する庫内ファンとを備え、庫内温度が設定温度よりも高くなると冷凍装置と庫内ファンとが駆動され、設定温度よりも低くなるとそれらが停止されるといったことが繰り返されて、庫内がほぼ設定温度に冷却されるようになっている。この間、冷蔵庫の扉が開放され、これが扉スイッチで検出されると、庫内ファンが停止し、冷気が庫外に無駄に放出されることを阻止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
より具体的には、扉スイッチの開閉状態の信号をＣＰＵに取り込み、その信号に基づいて庫内ファンの駆動を制御するのであるが、扉スイッチのような言わば機械的接点を備えたものでは、図らずも接点が酸化して接触不良となり、誤検出を招くおそれがある。そこで酸化し難くするために接点に金メッキを施したものもがあるが、当然高価となる。一方、接点に大容量の電流を流すと、酸化膜を破断できることが知られているが、長時間大電流を流すと、電気代が嵩むことに加えて、回路中の抵抗での発熱も問題となる。
【０００４】
そのため、扉スイッチの開閉状態を検出してＣＰＵに取り込む手段として、図８に示す回路構成のものが提案されている。これは、電源２（１２Ｖ）に対して、１Ｗ抵抗Ｒと、扉スイッチ３と、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 とが直列に接続され、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 がＣＰＵ１の出力部４に接続されているとともに、１Ｗ抵抗Ｒと並列に設けられたフォトカプラ５がＣＰＵ１の入力部６に接続されている。  
そして図９のタイミングチャートに示すように、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 に対して、１００msの間隔で２msずつの間欠時な動作信号を与え、この間のみ扉スイッチ３（接点）に電源電流（大電流）を流せる状態とし、そのとき扉スイッチ３がオン（接点が閉じる）すれば、入力部６がＨ電位（５Ｖ）からＬ電位（０Ｖ）に変化し、扉スイッチ３がオンしたことが検出される。  
係る方法によれば、扉スイッチ３がオンすることに伴って大電流が流れるのは、常時通電している場合と比べて１／５０で済む。そのため、接点の酸化膜を破断する機能は果たしつつも、電気代は少なく、また抵抗での発熱量も小さく抑えることができる。
【特許文献１】特開２０００−１２１２２９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに上記手段では、例えばトランジスタＱ1 ，Ｑ2 がショート状態で破損するといった故障があった場合は、常時通電可能となるため、扉スイッチ３がオンしている間中、大電流が流れ、結局は電気代が不必要に嵩み、また抵抗が異常に発熱するという問題があった。しかも、扉スイッチ３の開閉状態の検出そのものは正常に行われるため、故障があったことに気付かないままに継続して稼働される場合が多かった。  
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、スイッチの動作検出装置に異常が生じた場合にこれを速やかに検出するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、機械式接点を備えたスイッチと半導体スイッチング素子とが電源に対して直列に接続され、前記半導体スイッチング素子を動作信号によって間欠的にオン動作させるとともに、スイッチ動作検出回路によって前記スイッチの開閉状態を検出するスイッチの動作検出装置において、
前記半導体スイッチング素子に前記動作信号が与えられていないときに、前記スイッチ動作検出回路により前記スイッチの閉状態が検出されたことに基づいて異常を判断する異常判断手段を設けた構成としたところに特徴を有する。  
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記半導体スイッチング素子の動作信号はＣＰＵから出力され、前記異常判断手段は前記ＣＰＵにおいて前記動作信号と前記スイッチング動作検出回路からの検出信号との論理値を判断することにより構成されるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
＜請求項１の発明＞
装置が正常に機能している限り、半導体スイッチング素子に動作信号が与えられていなければ、スイッチの開閉状態は必ず開状態が検出される。したがって、半導体スイッチング素子に動作信号が与えられていないときに、スイッチの閉状態が検出されると、回路の構成部品等に故障があった等、何らかの異常があったと判断される。  
この異常判断によって直ちに装置を停止するようにすれば、例えば不必要に電流が流れる等の事態が生じることを未然に防止できる。
【０００８】
＜請求項２の発明＞
異常判断手段は、半導体スイッチング素子の動作信号と、スイッチの開閉の検出信号の論理値を判断するようになっており、言い換えると、半導体スイッチング素子の動作信号を出力し、スイッチの検出信号を受ける同じＣＰＵの内に構成されているから、入出力構造が簡単になる等、全体構成を簡単にまとめることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。  
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４によって説明する。この実施形態では、冷蔵庫における扉スイッチの動作検出装置を例示している。  
まず冷却運転については、図１に示すように、制御部を構成するＣＰＵ１の入力側に庫内温度を検出する庫内サーミスタ１０が接続されている一方、出力側に、冷凍装置を構成する圧縮機１１と凝縮器ファン１２、及び庫内ファン１３が接続されており、庫内サーミスタ１０で検出される庫内温度が設定温度よりも高くなると、圧縮機１１と凝縮器ファン１２並びに庫内ファン１３が駆動され、冷凍装置により冷気が生成されてそれが庫内に循環供給され、設定温度よりも低くなるとそれらが停止されるといったことが繰り返されて、庫内がほぼ設定温度に冷却されるようになっている。
【００１０】
一方、扉の開閉に伴って開閉する機械式接点を備えた扉スイッチ３が設けられて、上記のＣＰＵ１に接続され、扉スイッチ３によって冷蔵庫の扉が開放されたことが検出されると、庫内ファン１３が停止制御され、冷気が庫外に無駄に放出されることを阻止するようにしている。  
ここで扉スイッチ３の開閉状態を検出してＣＰＵ１に取り込む回路は、図２のようになっている。これは、従来例で示したと同様であるが、改めて説明すると以下のようである。なお、従来例と同一機能を有するものには、同一符号が付されている。
【００１１】
大電流を流すべく電源２（例えば１２Ｖ）に対して、１Ｗ抵抗Ｒと、扉スイッチ３と、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 とが直列に接続されている。トランジスタＱ1 ，Ｑ2 には動作用電源１５（例えば５Ｖ）が備えられ、ＣＰＵ１の出力部４に接続されている。一方、１Ｗ抵抗Ｒと並列にフォトカプラ５が設けられ、このフォトカプラ５には入力用電源１６（例えば５Ｖ）が備えられて、ＣＰＵ１の入力部６に接続されている。この部分が、本発明に言うスイッチ動作検出回路１７に相当する。  
そして図３のタイミングチャートに示すように、ＣＰＵ１の出力部４からトランジスタＱ1 ，Ｑ2 に対して、１００msの間隔で２msずつの間欠時な動作信号が与えられ、この間のみ扉スイッチ３（接点）に電源電流（大電流）を流せる状態とし、そのとき扉スイッチ３がオン（接点が閉じる）すれば、入力部６がＨ電位（５Ｖ）からＬ電位（０Ｖ）に変化し、扉スイッチ３がオンしたことが検出されるようになっている。
【００１２】
さて上記した回路では、既述したように、例えばトランジスタＱ1 ，Ｑ2 がショート状態で破損するといった故障があった場合は、常時通電可能となるため、扉スイッチ３がオンしている間中、図らずも大電流が流れ続けるといった不具合が生ずる。そのため本実施形態では、回路に異常が生じた場合にこれを速やかに検出する手段が講じられている。  
ここで回路の動作を図３のタイミングチャートから改めて検証すると、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 に動作信号が与えられているとき（２ms間）には、扉スイッチ３がオフまたはオンであることに伴って、入力部６がＨ電位またはＬ電位を採るのに対して、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 に動作信号が与えられていないとき（残りの９８ms間）には、入力部６が常にＨ電位となることが判った。  
例えば、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 がショートした場合には、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 に動作信号が与えられていないにも拘わらず、扉スイッチ３がオンしている間は、入力部６がＬ電位となる。
【００１３】
そこで上記のことを利用し、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 に動作信号が与えられていないときに、入力部６がＬ電位となった場合には、回路に異常があったと見なすようにした。  
概念的には、図４に示すように、ＣＰＵ１内に構成された出力部監視手段２０によって、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 に動作信号が与えられているかいないかを見ており、一方、入力部監視手段２１によって、入力部６がＨ電位かＬ電位かを見ており、両手段２０，２１からの信号の論理値として、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 に動作信号が与えられていないときに、入力部６がＬ電位となった場合に、異常判断手段２２から異常信号が送出されるようになっている。  
また、上記したＣＰＵ１の出力側には異常警報ランプ２４が接続されており、異常信号の発生によりランプ２４が点灯されるようになっている。
【００１４】
本実施形態は上記のような構造であって、例えば稼働中にトランジスタＱ1 ，Ｑ2 がショート状態で破損するといった故障があった場合は、出力部４から動作信号で出ているか否かに拘わらず、電源２に対して常時通電可能な状態となるため、扉スイッチ３がオン（接点が閉じる）している間は、大電流が流れることになる。  
しかしながら、上記の故障が起きたときには、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 に動作信号が与えられていないときにも、大電流が流れることに伴って入力部６がＬ電位となる事態が発生し、これを受けて異常判断手段２２が異常があったと見なして異常信号を送出し、異常警報ランプ２４が点灯される。
【００１５】
そしてこのランプ２４の点灯を受けて冷蔵庫の運転を停止すれば、電源２から扉スイッチ３に向けて大電流が継続して流れることが停止され、不必要に電気代が嵩んだり、また１Ｗ抵抗Ｒ等が異常に発熱することが未然に防止される。  
また異常判断手段２２は、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 の動作信号と、扉スイッチ３のオンオフの検出信号の論理値を判断するようになっており、言い換えると、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 の動作信号を出力し、扉スイッチ３の検出信号を受ける同じＣＰＵ１の内に構成されているから、入出力構造が簡単となる等、制御系統を簡単にまとめることができる。
【００１６】
なお、上記のトランジスタＱ1 ，Ｑ2 とは別に、フォトカプラ５を構成するトランジスタ５Ａがショート状態で破損した場合は、扉スイッチ３のオンオフに拘わらず、入力部６が常にＬ電位を示し、扉スイッチ３の動作検出が実質的にできない状態となる。この場合も、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 に動作信号が与えられていないときに、入力部６がＬ電位となる事態となって異常信号が送出され、部位の特定はできないまでも、回路に故障があったことが検出される。
【００１７】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図５ないし図７によって説明する。  
この実施形態２では、冷却運転の途中で除霜運転が適宜に行われる形式の冷蔵庫を示している。具体的には、オールデイタイマ３０が備えられて、一日のうちで除霜運転の開始時刻を設定できるようになっており、図５に示すように、上記第１実施形態のＣＰＵ１に対して、入力側にオールデイタイマ３０と、冷却器の温度を検出する除霜サーミスタ３１が、また出力側に除霜ヒータ３２がそれぞれ付加して接続されている。  
そして、オールデイタイマ３０がオンすると、冷却運転が停止されるとともに、除霜ヒータ３２に通電されて除霜が開始される。除霜サーミスタ３１によって冷却器の温度が所定以上に上がったことが検出されると、除霜が完了したと見なされて、除霜ヒータ３２への通電が解除され、所定の水切り時間を経たのち冷却運転が再開される。
【００１８】
ここで、オールデイタイマ３０の接点の開閉状態を検出してＣＰＵ１へ取り込む回路は、扉スイッチ３の接点の開閉状態を検出してＣＰＵ１に取り込む回路とともに、図６に示すように構成されている。  
端的には、オールデイタイマ３０とトランジスタＱ3 ，Ｑ4 とを直列接続した組（出力部４Ａを含む）が、上記の扉スイッチ３とトランジスタＱ1 ，Ｑ2 とを直列接続した組（出力部４を含む）と、並列に組み込まれている。一方、スイッチ動作検出回路１７（入力部６を含む）は共通とされている。
【００１９】
そして、図７のタイミングチャートに示すように、ＣＰＵ１における扉スイッチ３用の出力部４からトランジスタＱ1 ，Ｑ2 に対して、１００msの間隔で２msずつの間欠時な動作信号が与えられ、この間に扉スイッチ３がオン（接点が閉じる）すれば、入力部６がＨ電位（５Ｖ）からＬ電位（０Ｖ）に変化し、扉スイッチ３がオンしたことが検出される。また、オールデイタイマ３０用の出力部４ＡからトランジスタＱ3 ，Ｑ4 に対して、上記とは５０msずれたタイミングで１００msごとに２msずつの間欠時な動作信号が与えられ、この間にオールデイタイマ３０がオン（接点が閉じる）すれば、同じく入力部６がＨ電位（５Ｖ）からＬ電位（０Ｖ）に変化し、オールデイタイマ３０がオンしたことが検出される。  
この回路の特徴は、扉スイッチ３とオールデイタイマ３０とが同じ時期にオンしたとしても、扉スイッチ３の経路とオールデイタイマ３０の経路に対して同時に電流が流れることなく、言わば交互に流れることとなり、誤検出等が防止できる点にある。
【００２０】
係る回路でも、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 またはＱ3 ，Ｑ4 がショート状態で破損するといった故障があった場合は、対応する経路が常時通電可能となるため、扉スイッチ３またはオールデイタイマ３０がオンしている間中、図らずも大電流が流れ続けるといった不具合が生ずる。  
一方、この回路では、図７のタイミングチャートから、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 とＱ3 ，Ｑ4 の両方に動作信号が与えられていないときには、入力部６が常にＨ電位となることが判った。  
したがってこの実施形態では、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 とＱ3 ，Ｑ4 の両方ともに動作信号が与えられていないときに、入力部６がＬ電位となった場合には、回路に異常があったと見なして異常信号を出し、それにより異常警報ランプ２４を点灯するようにした。
【００２１】
ランプ２４の点灯により、例えばいずれかのトランジスタＱ1 ，Ｑ2 またはＱ3 ，Ｑ4 に故障が生じたおそれがあることが判り、直ちに冷蔵庫の運転を停止すれば、電源２から扉スイッチ３やオールデイタイマ３０に向けて大電流が継続して流れることが停止され、不必要に電気代が嵩んだり、また１Ｗ抵抗Ｒ等が異常に発熱することが未然に防止される。
【００２２】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。  
（１）異常の警報手段としては、ランプを点灯する以外にも、ブザーを鳴らす等の他の手段を講じてもよい。  
（２）また本発明は、上記実施形態に例示した冷蔵庫に限らず、他の機器、装置に装備されたスイッチの動作検出装置全般に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１に係る運転制御機構部を示すブロック図
【図２】スイッチの動作検出装置の回路構成図
【図３】そのタイミングチャート
【図４】異常判断部分の構成を概念的に示すブロック図
【図５】実施形態２に係る運転制御機構部を示すブロック図
【図６】スイッチの動作検出装置の回路構成図
【図７】そのタイミングチャート
【図８】従来例に係るスイッチの動作検出装置の回路構成図
【図９】そのタイミングチャート
【符号の説明】
【００２４】
１…ＣＰＵ  ２…電源  ３…扉スイッチ（スイッチ）  ４，４Ａ…出力部  ５…フォトカプラ  ６…入力部  Ｑ1，Ｑ2，Ｑ3，Ｑ4…トランジスタ（半導体スイッチング素子）  １７…スイッチ動作検出回路  ２０…出力部監視手段  ２１…入力部監視手段  ２２…異常判断手段  ３０…オールデイタイマ
【図１】
2005057433.tif 000003
【図２】
2005057433.tif 000004
【図３】
2005057433.tif 000005
【図４】
2005057433.tif 000006
【図５】
2005057433.tif 000007
【図６】
2005057433.tif 000008
【図７】
2005057433.tif 000009
【図８】
2005057433.tif 000010
【図９】
2005057433.tif 000011