(57)【要約】【課題】軽負荷状態での電源効率を向上して、消費電力の低減を図り、省エネルギー効果を向上できる冷蔵庫を提供すること。【解決手段】ファンモータ駆動ＩＣ４，５、保温ヒータ駆動ＩＣ６および表示回路部７等の軽負荷状態のときに、マイクロコンピュータ８により、スイッチングＩＣ１の発振方式を、連続発振から間欠発振に変えて、軽負荷状態での電源効率を向上させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
負荷と、
変圧器と、
この変圧器の一次巻線と上記直流電源とを接続する一次回路と、
この一次回路に設けられたスイッチング手段と、
上記変圧器の二次巻線と上記負荷とを接続する二次回路と、
この二次回路に設けられた整流手段と、
上記負荷に供給すべき直流電力が所定値よりも小さいときに上記スイッチング手段のスイッチング期間を間欠的に行なうと共に上記負荷に供給すべき直流電力が所定値以上のときに上記スイッチング手段のスイッチング期間を連続的に行なうように制御する制御手段とを備えた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、
上記制御手段による上記スイッチング手段の制御を外部からの操作により開始する開始操作手段を備えた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、
上記制御手段による上記スイッチング手段の制御を外部からの操作により解除する解除操作手段を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項４】
請求項１に記載の冷蔵庫において、
冷蔵庫内部の温度を検出する温度センサを備え、
上記制御手段は、上記温度センサにより検出された温度が所定値以上になり、かつ、冷蔵庫内部の温度を低下させるための上記負荷が駆動する前に、上記スイッチング手段の制御を解除することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項５】
請求項１に記載の冷蔵庫において、
冷蔵庫内部の温度を検出する温度センサを備え、
上記制御手段は、上記温度センサにより検出された温度が所定値以下になり、かつ、冷蔵庫内部の温度を低下させるための上記負荷が停止した後に、上記スイッチング手段の制御を開始することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項６】
請求項１に記載の冷蔵庫において、
上記二次回路の直流電圧が所定値以下になったときに、上記制御手段による上記スイッチング手段の制御を解除する強制解除手段を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、負荷を制御するためのスイッチング手段を備えた冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷蔵庫の制御を行なうための直流回路負荷（特にファンモータ）としては、冷蔵庫内の食品の量あるいは冷却状態により細かな制御が必要とされ、特に省エネルギーや節電のため直流ファンモータを使用されることが多くなってきており、それと共に電源効率を上げ、省エネルギーを目的でスイッチング手段が搭載されるようになってきている。
【０００３】
従来の冷蔵庫では、上記スイッチング手段の発振方式として、直流負荷電流の大小により発振の周波数（周期）自体を変える方式を採用している（特開２００１−９５２９１号公報：特許文献１参照）。具体的には、モータ負荷の運転、停止のタイミングに合わせてスイッチング素子のスイッチング周波数を切り換えるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−９５２９１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の冷蔵庫では、直流負荷電流が少ない領域では電源効率が低く、この直流負荷電流の小さい軽負荷状態での効率を上げることが重要な課題となっている。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、軽負荷状態での電源効率を向上して、消費電力の低減を図り、省エネルギー効果を向上できる冷蔵庫を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の冷蔵庫は、直流電源と、負荷と、変圧器と、この変圧器の一次巻線と上記直流電源とを接続する一次回路と、この一次回路に設けられたスイッチング手段と、上記変圧器の二次巻線と上記負荷とを接続する二次回路と、この二次回路に設けられた整流手段と、上記負荷に供給すべき直流電力が所定値よりも小さいときに上記スイッチング手段のスイッチング期間を間欠的に行なうと共に上記負荷に供給すべき直流電力が所定値以上のときに上記スイッチング手段のスイッチング期間を連続的に行なうように制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
ここで、この明細書では、上記負荷とは、例えば、圧縮機や直流ファンモータ等をいう。上記直流電源とは、商用の交流を直流に整流する整流手段を有する。
【０００９】
上記制御手段は、例えばマイクロコンピュータ等であり、上記負荷の運転を制御するものであり、上記負荷に供給すべき直流電力が所定値よりも小さくなること、および、上記負荷に供給すべき直流電力が所定値以上になることを、予測して、上記スイッチング手段を制御する。
【００１０】
上記負荷に供給すべき直流電力が所定値よりも小さいときとは、上記負荷が必要とする直流負荷電流が所定値よりも小さい軽負荷状態をいう。上記負荷に供給すべき直流電力が所定値以上のときとは、上記負荷が必要とする直流負荷電流が所定値以上である重負荷状態をいう。
【００１１】
上記スイッチング手段のスイッチング期間を間欠的に行なうとは、上記スイッチング手段の発振方式を、一定時間発振を停止させてから一定時間連続発振を行なう動作を周期としてこの周期を繰り返す動作を行なう間欠発振のスタンバイモード状態にすることをいう。上記スイッチング手段のスイッチング期間を連続的に行なうとは、上記スイッチング手段の発振方式を、通常行なう連続発振の通常モード状態にすることをいう。
【００１２】
要するに、上記制御手段は、上記直流負荷電流が上記所定値よりも小さい場合に、上記スイッチング手段の発振方式を連続発振の通常モードから間欠発振のスタンバイモードに切り換え、上記直流負荷電流が上記所定値を越える場合に、上記スイッチング手段の発振方式を連続発振の通常モードに戻す。また、上記制御手段による上記スイッチング手段の制御を開始する前および解除した後では、上記スイッチング手段の発振方式は、連続発振の通常モードである。
【００１３】
本発明の冷蔵庫によれば、上記制御手段が、上記負荷に供給すべき直流電力が所定値よりも小さいときに上記スイッチング手段のスイッチング期間を間欠的に行なうように制御するので、直流負荷電流の小さい軽負荷状態での電源効率を向上して、消費電力の低減を図り、省エネルギー効果を向上できる。また、上記制御手段が、上記負荷に供給すべき直流電力が所定値以上のときに上記スイッチング手段のスイッチング期間を連続的に行なうように制御するので、直流負荷電流の大きな重負荷状態での電力を確保して、安定した動作が可能となる。
【００１４】
また、一実施形態の冷蔵庫では、上記制御手段による上記スイッチング手段の制御を外部からの操作により開始する開始操作手段を備える。
【００１５】
ここで、上記開始操作手段は、例えば操作パネルを有し、この操作パネルからの操作で「特定モード」が設定されることにより、上記制御手段の動作を開始する。
【００１６】
この「特定モード」とは、例えば、上記操作パネルに設けられた「節電、あるいは省エネルギーボタン」を押すことにより、冷蔵庫が、直流負荷の電流を抑える（例えば冷蔵庫内の直流ファンモータの駆動電圧を下げる）と共に全体の負荷電流を抑えた動作をさせて、急激な負荷の増加とならないコントロールを行い、かつ、スイッチング手段が間欠発振（スタンバイモード）に入るような制御を行なうことをいう。
【００１７】
この一実施形態の冷蔵庫によれば、使用者が上記制御手段による制御の開始時期を選択できるので、冷蔵庫を頻繁に使用するときは、上記制御手段による制御を開始しないようにし、冷蔵庫をほとんど使用しないときは、上記制御手段による制御を開始するようにして、冷蔵庫の使用頻度に応じて冷蔵庫を適切な状態にできる。また、上記開始操作手段が、負荷電流を抑えた節電動作を兼ねている場合、消費電力を一層抑えた省エネルギーの効果がある。
【００１８】
また、一実施形態の冷蔵庫では、上記制御手段による上記スイッチング手段の制御を外部からの操作により解除する解除操作手段を備える。
【００１９】
ここで、上記解除操作手段は、例えば操作パネルを有し、この操作パネルからの操作で「特定モード」が設定されることにより、上記制御手段の動作を解除する。
【００２０】
この「特定モード」とは、例えば、「強制冷却モード」等の、直流負荷電流が増大する設定をされ、スイッチング手段の発振方式を連続発振に戻す解除の制御を行なうことをいう。
【００２１】
この一実施形態の冷蔵庫によれば、使用者が上記制御手段による制御の解除時期を選択できるので、上記スイッチング手段の発振方式を連続発振より間欠発振に変えてスタンバイモード状態にて動作中に、冷蔵庫を頻繁に使用しようとする場合に、予め上記制御手段による制御を解除して、安定した直流電源を供給することができる。また、上記解除操作手段が、負荷電流を増大する強制冷却動作を兼ねている場合、この強制冷却動作を行なう前にスタンバイ解除の動作を行なうので、予測される電源の負荷容量の増大に予め対応して、安定した動作が可能となる。
【００２２】
また、一実施形態の冷蔵庫では、冷蔵庫内部の温度を検出する温度センサを備え、上記制御手段は、上記温度センサにより検出された温度が所定値以上になり、かつ、冷蔵庫内部の温度を低下させるための上記負荷が駆動する前に、上記スイッチング手段の制御を解除する。
【００２３】
この一実施形態の冷蔵庫によれば、直流負荷が増加と同時にスタンバイモード解除となる同時のタイミングにより、直流負荷の急激な容量増加による電源の電圧降下の不具合を防止することができる。
【００２４】
また、一実施形態の冷蔵庫では、冷蔵庫内部の温度を検出する温度センサを備え、上記制御手段は、上記温度センサにより検出された温度が所定値以下になり、かつ、冷蔵庫内部の温度を低下させるための上記負荷が停止した後に、上記スイッチング手段の制御を開始する。
【００２５】
この一実施形態の冷蔵庫によれば、直流負荷が減少と同時にスタンバイモード動作に入った場合、直流負荷がＯＦＦ時の瞬間の不安定な負荷電流の動きに対する電源の電圧降下の不具合を防止することができる。
【００２６】
また、一実施形態の冷蔵庫では、上記二次回路の直流電圧が所定値以下になったときに、上記制御手段による上記スイッチング手段の制御を解除する強制解除手段を備える。
【００２７】
ここで、上記強制解除手段とは、例えば、上記二次回路に設けられた電圧監視回路を有する。
【００２８】
この一実施形態の冷蔵庫によれば、直流負荷系統が急に変動しても、冷蔵庫の運転には支障のない電流を供給して、冷蔵庫の運転には支障のない安定な制御を行わせることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の冷蔵庫によれば、上記制御手段が、上記負荷に供給すべき直流電力が所定値よりも小さいときに上記スイッチング手段のスイッチング期間を間欠的に行なうように制御するので、直流負荷電流の小さい軽負荷状態での電源効率を向上して、消費電力の低減を図り、省エネルギー効果を向上できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の冷蔵庫の一実施形態である回路ブロック図を示している。この冷蔵庫は、直流電源と、負荷と、変圧器２と、この変圧器２の一次巻線と上記直流電源とを接続する一次回路３１と、この一次回路３１に設けられたスイッチング手段と、上記変圧器２の二次巻線と上記負荷とを接続する二次回路３２と、この二次回路３２に設けられた整流手段と、上記負荷に供給すべき直流電力の値に基づいて上記スイッチング手段のスイッチング期間を制御する制御手段とを備える。
【００３２】
この制御手段は、上記負荷に供給すべき直流電力が所定値よりも小さいときに（すなわち、軽負荷状態のときに）、上記スイッチング手段のスイッチング期間を間欠的に行なう（すなわち、上記スイッチング手段の発振を間欠発振にする）ように制御し、一方、上記負荷に供給すべき直流電力が所定値以上のときに（すなわち、重負荷状態のときに）、上記スイッチング手段のスイッチング期間を連続的に行なう（すなわち、上記スイッチング手段の発振を連続発振にする）ように制御する。
【００３３】
具体的に述べると、この冷蔵庫は、商用交流電源から入力される交流電圧を、一次側の整流ダイオード２２で整流し一次側の平滑コンデンサ２３で平滑にしてから、スイッチングＩＣ１を介して、変圧器２の一次巻線に供給し、この変圧器２の二次巻線に誘起される二次電圧を、二次側の整流ダイオード２６で整流し二次側の平滑コンデンサ２７で平滑にしてから、上記負荷に供給するように構成されている。
【００３４】
すなわち、上記直流電源は、上記一次側の整流ダイオード２２と上記一次側の平滑コンデンサ２３とを有し、上記スイッチング手段は、上記スイッチングＩＣ１を有し、上記整流手段は、上記二次側の整流ダイオード２６を有する。
【００３５】
上記スイッチングＩＣ１は、このスイッチングＩＣ１の発振方式を、一般的な連続発振の通常モードから、一定の休止時間を設けた間欠発振のスタンバイモードに切り換えるコントロール端子入力部の機能を有している。
【００３６】
上記二次回路３２には、電圧検知フィードバック３が設けられ、この電圧検知フィードバック３は、上記二次回路３２の直流電圧を検知して、上記スイッチングＩＣ１へフイードバック信号９を送り、上記二次回路３２が一定の電圧になるようコントロールしている。
【００３７】
上記負荷は、例えば、直流ファンモータを駆動するファンモータ駆動ＩＣ４，５や、各保温ヒータを駆動するＳＳＲの保温ヒータ駆動ＩＣ６や，冷蔵庫の操作パネルの表示回路部７や、冷蔵庫の本体回路部１１である。
【００３８】
この本体回路部１１内には、マイクロコンピュータ（以下マイコンと称する）８が配置され、このマイコン８は、上記負荷の運転等の、冷蔵庫の性能関連全体を制御している。
【００３９】
このマイコン８は、冷蔵庫の運転状況に応じてスタンバイモード信号１０を上記スイッチングＩＣ１へ送るように構成されている。すなわち、このマイコン８は、上記制御手段を構成し、重負荷状態のときに、上記スイッチングＩＣ１の発振を連続発振にし、軽負荷状態のときに、上記スイッチングＩＣ１の発振を連続発振から間欠発振に切り換える。
【００４０】
次に、上記スイッチングＩＣ１の発振状態を説明する。すなわち、二次側直流負荷の電流により上記スイッチングＩＣ１の発振状態は変わり、冷蔵庫の運転状態により二次側負荷電流は当然ながら変化する。
【００４１】
図２に示すように、上記スイッチングＩＣ１の内部には、メインスイッチが配置され、このメインスイッチは、ＭＯＳ等の素子である。ここで、このメインスイッチのドレンＤとソースＳ間の電圧をＶＤＳとし、それに流れる電流をＩＤとし、この電圧ＶＤＳとこの電流ＩＤとの波形図を図３に示す。
【００４２】
すなわち、図３（Ａ）に、重負荷時のメインスイッチの波形図を示し、この「重負荷」とは、コンプレッサーＯＮ時でファンモータが動作中等の負荷電流が多い状態をいう。図３（Ｂ）に、軽負荷時のメインスイッチの波形図を示し、この「軽負荷」とは、冷蔵庫の庫内が十分冷却された、コンプレッサーＯＦＦ時でファンモータが停止等の負荷電流の少ない状態をいう。
【００４３】
一般的に、スイッチングＩＣは、この「重負荷」および「軽負荷」の２モードのみの状態である。但し、スイッチングＩＣの発振方式によっては発振の周期が一定の方式があるが、「重負荷」、「軽負荷」いずれも連続発振状態で動作する。
【００４４】
上記構成のスイッチングＩＣ１は、上記マイコン８からのスタンバイモード信号１０の指令で、図３（Ｃ）に示すように、「スタンバイモード」となって、上記スイッチングＩＣ１の発振方式を、連続発振から間欠発振に変えることができ、これにより直流の軽負荷時の効率を上げ、省エネルギーを図ることができる。
【００４５】
次に、図４のタイミングチャートを用いて、上記構成の冷蔵庫の作用を説明する。図４は、冷凍室内部の温度、圧縮機の駆動のＯＮ−ＯＦＦ、二次回路の直流電流、および、この直流電流の状況によるスイッチング手段のスタンバイモードのＯＮ−ＯＦＦを示している。
【００４６】
上記圧縮機がＯＮの間は、直流ファンモータ、その他の直流負荷も同時に動作していることが多いため、直流電流が０．８〜１Ａ流れている重負荷の状態である。
【００４７】
そして、上記圧縮機がＯＦＦになると、一般に直流負荷が小さくなるため、直流電流が０．１Ａ以下にまで低下する。この直流電流値が予め設定した値（この実施形態では０．１Ａ）以下になると上記マイコン８が判断した時に、上記マイコン８から上記スタンバイモード信号１０が上記スイッチングＩＣ１へ送られ、上記スイッチングＩＣ１はスタンバイモードに入る。すなわち、上記スイッチングＩＣ１は発振方式を、一般的な連続発振の通常モードから、連続発振を間欠的に休止し定期的に発振動作を行わせる間欠発振に変える。
【００４８】
そして、冷凍室内部の温度が再び上昇し、上記圧縮機がＯＮする必要になった時、直流電流値が上記設定値を越えることが予想されるため、上記マイコン８が、上記スイッチングＩＣ１の発振方式を元の連続発振の通常モードに戻すコントロールを行なう。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の冷蔵庫の他の実施形態では、図示しないが、上記制御手段による上記スイッチング手段の制御を外部からの操作により開始する開始操作手段を備える。
【００５０】
具体的に述べると、上記開始操作手段は、冷蔵庫の表側に設けた操作パネルを有し、この操作パネル上の「節電モード」の特定モードに入る設定をすることにより、冷蔵庫は、各ファンモータの回転数を最小にするような運転、あるいは、上記操作パネルの各表示機能をＯＦＦさせる運転を行なう。これと同時に、上記スイッチング手段のスタンバイモード機能が働くようにすることにより、直流負荷電流があらかじめ設定した設定値よりも少ない場合に、上記スイッチング手段の発振方式を連続発振より間欠発振に変え、上記設定値を越える場合に、上記スイッチング手段の発振方式を元の連続発振に戻す制御を行なう。
【００５１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の冷蔵庫の別の実施形態では、図示しないが、上記制御手段による上記スイッチング手段の制御を外部からの操作により解除する解除操作手段を備える。
【００５２】
具体的に述べると、上記解除操作手段は、冷蔵庫の表側に設けた操作パネルを有し、直流負荷電流があらかじめ設定した設定値よりも少なく、スイッチング手段の発振方式を連続発振より間欠発振に変えたスタンバイモード状態にて動作中、上記操作パネル上の例えば「強制冷却モード」等、制御上の特定モードに入り直流負荷が増大する設定をされた場合、スイッチング手段の発振方式を連続発振に戻す制御を行なう。
【００５３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の冷蔵庫のさらに他の実施形態では、冷蔵庫内部の温度を検出する温度センサを備え、上記制御手段は、上記温度センサにより検出された温度が所定値以上になり、かつ、冷蔵庫内部の温度を低下させるための上記負荷が駆動する前に、上記スイッチング手段の制御を解除する。
【００５４】
具体的に述べると、上記温度センサは、冷凍室内の温度を検出するサーミスタであり、上記負荷は、圧縮機や直流ファンモータである。そして、図５に示すように、冷凍室の温度が、上昇して、予め設定された温度Ｔ１を越えた場合、最高温度Ｔ２で圧縮機あるいは直流ファンモータが駆動開始する時間ｔ２よりΔｔ時間前の時間ｔ１に、上記スイッチング手段のスタンバイモードを解除する制御を行なう。これにより、直流負荷が増加と同時にスタンバイモード解除となった場合に、同時のタイミングにより、直流負荷の急激な容量増加による電源の電圧降下の不具合を防止することができる。
【００５５】
（第５の実施形態）
次に、本発明の冷蔵庫のさらに別の実施形態では、冷蔵庫内部の温度を検出する温度センサを備え、上記制御手段は、上記温度センサにより検出された温度が所定値以下になり、かつ、冷蔵庫内部の温度を低下させるための上記負荷が停止した後に、上記スイッチング手段の制御を開始する。
【００５６】
具体的に述べると、上記温度センサは、冷凍室内の温度を検出するサーミスタであり、上記負荷は、圧縮機や直流ファンモータである。そして、図６に示すように、冷凍室の温度が、圧縮機および直流ファンモータが停止する予め設定された温度Ｔ３を越え、圧縮機および直流ファンモータが停止する時間ｔ３よりΔｔ時間後の時間ｔ４に、スイッチング手段の発振方式を連続発振より間欠発振に変えたスタンバイモードに入る制御を行なう。これにより、直流負荷が減少と同時にスタンバイモード動作に入った場合、直流負荷がＯＦＦ時の瞬間の不安定な負荷電流の動きに対する電源の電圧降下の不具合を防止することができる。
【００５７】
（第６の実施形態）
次に、本発明の冷蔵庫のさらに他の実施形態では、上記二次回路３２の直流電圧が所定値以下になったときに、上記制御手段による上記スイッチング手段の制御を解除する強制解除手段を備える。
【００５８】
具体的に述べると、図７に示すように、上記強制解除手段は、上記二次回路３２に設けられた電圧監視回路１３を有する。この電圧監視回路１３は、電圧の監視を行って異常と検知した場合に、上記マイコン８ヘ異常信号１２を送り、上記マイコン８から上記スイッチングＩＣ１へスタンバイモードの停止信号を送るように構成されている。
【００５９】
このように、上記スイッチング手段の発振方式を連続発振から間欠発振に変えたスタンバイモード動作中において、回路系、あるいは直流負荷のトラブルにより急激に直流電流が必要になって、二次側直流電圧が規定の値よりも下降した場合に、即座にスタンバイモードを解除し、上記スイッチング手段の発振方式を連続発振に戻すことにより、回路系を十分な電流容量を持たせ、わずかなトラブルの状態であっても、冷蔵庫の運転には支障のない能力の電流を供給する制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷蔵庫の第１実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】スイッチングＩＣ内部を示す説明図である。
【図３】スイッチングＩＣの電圧と電流を示す波形図である。
【図４】冷凍室温度と、圧縮機のＯＮ−ＯＦＦと、直流電流と、スイッチングＩＣのスタンバイモードのＯＮ−ＯＦＦとの関係を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の冷蔵庫の他の実施形態を示すと共に、冷凍室温度と、スイッチングＩＣのスタンバイモードのＯＮ−ＯＦＦとの関係を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の冷蔵庫の別の実施形態を示すと共に、冷凍室温度と、スイッチングＩＣのスタンバイモードのＯＮ−ＯＦＦとの関係を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の冷蔵庫のさらに他の実施形態を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
１    スイッチングＩＣ
２    変圧器
４    ファンモータ駆動ＩＣ
５    ファンモータ駆動ＩＣ
６    保温ヒータ駆動ＩＣ
７    表示回路部
８    マイクロコンピュータ
１１  本体回路部
１３  電圧監視回路
２２  整流ダイオード
２６  整流ダイオード
３１  一次回路
３２  二次回路
【図１】
2005024198.tif 000003
【図２】
2005024198.tif 000004
【図３】
2005024198.tif 000005
【図４】
2005024198.tif 000006
【図５】
2005024198.tif 000007
【図６】
2005024198.tif 000008
【図７】
2005024198.tif 000009