(57)【要約】【課題】庫内灯点灯時における突入電流をより柔軟に抑制することができる電源を搭載した冷蔵庫を提供する。【解決手段】制御回路１６は、ＦＥＴ１９のゲートにＰＷＭ信号を与え、そのオンオフをＰＷＭ制御することで、スイッチング電源１５よりキセノンランプ９に印加される電圧の大きさを調整する。そして、キセノンランプ９を点灯させる際、制御回路１６はＰＷＭ信号のデューティを徐々に増加させて印加電圧を次第に上昇させる。【選択図】図１
2007127384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ電源によって駆動される庫内灯を備えた冷蔵庫において、
前記ＤＣ電源と前記庫内灯との間に挿入される半導体スイッチング素子と、
この半導体スイッチング素子をオンオフさせるＰＷＭ信号を出力することで前記庫内灯への印加電圧を制御するＰＷＭ駆動回路とを備え、
前記庫内灯を点灯させる場合は、前記ＰＷＭ信号のデューティを漸増することで当該庫内灯への印加電圧を徐々に上昇させることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記庫内灯が点灯した状態で所定の時間が経過した場合は、前記印加電圧を所定のレベルまで低下させることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記印加電圧を低下させる場合は、前記ＰＷＭ信号のデューティを漸減することで徐々に低下させることを特徴とする請求項２記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ電源によって駆動される庫内灯を備えた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫には、扉の開閉状態に応じてオンオフし、庫内の照明として機能する庫内灯が設けられている。そして、この庫内灯はＡＣ電源によって駆動されるものが多いが、一部の冷蔵庫にはキセノンランプ，ＬＥＤなどのＤＣ電源を利用した庫内灯が搭載されおり、このＤＣ電源は、スイッチング電源回路により生成されることが多い。
そして、特許文献１には、スイッチング電源と、スイッチング電源を電力供給源としてトランジスタにより庫内灯をオンオフさせるための庫内灯ドライブ回路と、冷蔵庫の扉の開閉を検出し、庫内灯ドライブ回路を介してトランジスタのオンオフを制御する制御回路とを備えて構成された冷蔵庫の庫内灯駆動装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２１０４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、スイッチング電源によって庫内灯を駆動させる場合、特にキセノンランプのように大電流を必要とするものを駆動させる場合には、庫内灯をオンオフさせる時に急激な負荷変動が発生するためスイッチング電源が安定して発振できず、冷蔵庫システム全体の動作に影響を及ぼしてしまう可能性がある。特に、庫内灯に使用されるランプの抵抗値は、非通電時には通電時よりも小さくなっているため、点灯時、つまり、庫内灯への電圧印加直後には大きな突入電流が流れてしまう。
【０００４】
このような突入電流を低減するために、庫内灯への電源供給ラインに電流制限用の抵抗を直列に挿入する場合がある。しかし、この対策では、庫内灯を点灯させている時は常に電流制限用抵抗に電流が流れるため、消費電力が増加してしまうという問題がある。
また、特許文献１の庫内灯駆動装置は、庫内灯ドライブ回路において、駆動用トランジスタのベースとグランドとの間にツェナーダイオードを挿入することで、キセノンランプをオンさせた瞬間にトランジスタのベースに印加される電圧をツェナー電圧で制限し、当該トランジスタを介して流れる突入電流を抑制するようにしている。しかし、この構成では、制限する電流値を柔軟に設定することができない。
【０００５】
本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、その目的は、ＤＣ電源により駆動される庫内灯の点灯時における突入電流をより柔軟に制御して抑制することができる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】
【０００６】
上記した目的を達成するために、本発明の冷蔵庫は、ＤＣ電源によって駆動される庫内灯を備えた冷蔵庫において、前記ＤＣ電源と前記庫内灯との間に挿入される半導体スイッチング素子と、この半導体スイッチング素子をオンオフさせるＰＷＭ信号を出力することで前記庫内灯への印加電圧を制御するＰＷＭ駆動回路とを備え、前記庫内灯を点灯させる場合は、前記ＰＷＭ信号のデューティを漸増することで当該庫内灯への印加電圧を徐々に上昇させることを特徴とする。
【０００７】
庫内灯を点灯させる時に発生する突入電流は、庫内灯に印加される電圧に比例して大きくなる。そこで、庫内灯を点灯させる場合に、ＰＷＭ信号のデューティを漸増させるようにして半導体スイッチング素子のオンオフを制御し、ＤＣ電源から半導体スイッチング素子を介して庫内灯に印加される電圧を徐々に上昇させて、突入電流を抑制する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の冷蔵庫によれば、ＤＣ電源により駆動される庫内灯を点灯させる際、印加電圧を徐々に上昇させるようにしたので、大きな突入電流が流れるのを防止することができる。また、ＰＷＭ信号のデューティを変更するだけで、突入電流を制限するレベルを柔軟に変更することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図２は、冷蔵庫の扉を省略した正面図である。図２に示すように、冷蔵庫本体１は、鋼板製の外箱２とプラスチック製の内箱３とを結合し、それらの間の空間部に例えばウレタンフォームから成る断熱材（図示せず）を発泡充填した断熱箱体として構成されている。この冷蔵庫本体１内には、複数の貯蔵室、この実施例では、上から冷蔵室４、野菜室５、左右に並ぶ切替室６及び製氷室７、冷凍室８が順に設けられている。
【００１０】
また、冷蔵室４内部の天井付近には、庫内灯をカバーするためのシェード（図示せず）が配置され、その内部には庫内灯であるところのキセノンランプ（図１に符号９を付して示す）が配置されている。そして、冷蔵室４の前面にはヒンジ開閉式の断熱性の扉（図示せず）が設けられている。さらに、例えば、冷蔵庫４と扉との接触部分には、扉の開閉を検知するための扉開閉検知スイッチ（図１に符号１０を付して示す）が配置されている。また、扉表面には、ユーザが各種設定を行なうための複数の入力スイッチが配置される操作パネル（図示せず）が設けられている。
【００１１】
次に、庫内灯の点灯回路について図１を参照しながら説明する。図１は、冷蔵庫の庫内灯点灯回路の構成を示すものである。交流電源の電源コンセントに接続されるプラグ１１には全波整流回路１２及び平滑コンデンサ１３を有して構成された直流電源回路１４が接続されており、この直流電源回路１４の出力側にはスイッチング電源回路１５（ＤＣ電源に相当）が接続されている。スイッチング電源回路１５は、庫内灯の駆動用電源、及びマイクロコンピュータで構成された制御回路１６（ＰＷＭ駆動回路に相当）を含む各回路（負荷）１７の動作用電源を生成する電源回路であり、その出力端子には電源母線３１ａ，３１ｂを介して各回路１７が接続されている。
【００１２】
庫内灯駆動回路１８は、制御回路１６、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ１９（半導体スイッチング素子に相当）、フライホイールダイオード２０、コイル２１、コンデンサ２２によって構成されている。ＦＥＴ１９のソースは電源母線３１ａに接続され、ドレインはコイル２１及びキセノンランプ９を介して電源母線３１ｂに接続されている。
フライホイールダイオード２０は、ＦＥＴ１９のドレインと電源母線３１ｂとの間に逆方向接続されている。また、平滑用のコンデンサ２２は、コイル２１及びキセノンランプ９の共通接続点と電源母線３１ｂとの間に接続されている。
【００１３】
ＦＥＴ１９のゲートには、制御回路１６より出力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号が与えられており、そのオンオフは制御回路１６によってＰＷＭ制御される。したがって、ＦＥＴ１９のゲートに与えられるＰＷＭ信号のデューティを可変させることにより、キセノンランプ９に印加される電圧の大きさは調整される。つまり、ＰＷＭ信号のデューティを増加させると印加電圧は上昇し、ＰＷＭ信号のデューティを減少させると印加電圧は低下するようになる。
【００１４】
また、制御回路１６には、庫内灯の明るさを調整するための操作スイッチ２３及び扉開閉検知スイッチ１０が接続されている。操作スイッチ２３は、例えば、可変抵抗器で構成され、前述した操作パネルに設けられている。ユーザが、庫内灯の照度を調整するため操作スイッチ２３を操作すると、操作スイッチ２３は、その操作量に応じたレベルの信号を出力する。そして、制御回路１６は、操作スイッチ２３の操作量に応じて、キセノンランプ９を点灯させる場合のＰＷＭデューティを制御するように構成されている。
【００１５】
一方、扉開閉検知スイッチ１０は、扉の開放，閉鎖に応じてレベルが変化する信号を制御回路１６に出力するようになっている。そして、制御回路１６は、この信号に応じてキセノンランプ９を点灯又は消灯させる場合も、キセノンランプ９への印加電圧をＰＷＭ制御するようになっている。なお、ＰＷＭ制御のキャリア周波数は、例えば３２ｋＨｚ程度に設定されている。
【００１６】
次に、本実施例の作用について図３ないし図５も参照して説明を行なう。図３は、制御回路１６が、冷蔵室４の扉の開閉状態に応じてキセノンランプ９を点灯及び消灯させる際の制御内容を示すフローチャートである。
まず、ユーザによって冷蔵室４の扉が開放された場合、扉開閉検知スイッチ１０は、制御回路１６へ出力する信号を扉開放を示すレベルに変化させる。すると、制御回路１６は、この信号レベルの変化によって扉が開放されたと判断する（ステップＳ１：「ＹＥＳ」）。
そして、制御回路１６は、ユーザにより予め設定された庫内灯の照度を示す操作スイッチ２３の信号レベルを確認する（ステップＳ２）。それから、ＦＥＴ１９に出力するＰＷＭ信号のデューティを０％から徐々に増加させて、キセノンランプ９の点灯動作を行ない、最終的にはユーザにより設定された照度で点灯させる（ステップＳ３）。
【００１７】
図５は、従来の方式による庫内灯点灯時の印加電圧と印加電流との関係を示す図である。従来、冷蔵庫の庫内灯は扉が開放されると直ちに駆動電圧を印加して点灯させていたため、図５に示すように扉の開放と共にキセノンランプ９への印加電圧は急激に上昇して１００％になる。この場合、点灯時にキセノンランプ９に流れる電流のピーク値は、電流制限用の抵抗を直列に挿入している状態でも約１．５Ａとなり、通常時（約０．８Ａ）と比べて、およそ１．９倍もの所謂突入電流が流れていた。
【００１８】
これに対して、本実施例では、キセノンランプ９を点灯させる場合、図４に示すように、ＰＷＭ制御により印加電圧を次第に上昇させ、０．５秒後にＰＷＭデューティ、すなわち印加電圧が１００％（ユーザによる照度設定が最大の場合）に到達するようにして、キセノンランプ９をゆっくりと点灯させる。したがって、点灯時にキセノンランプ９に流れる電流のピーク値は約１Ａとなり、通常時に流れる電流（約０．８Ａ）のおよそ１．２倍程度に抑えられており、過大な突入電流は流れない。
【００１９】
キセノンランプ９が点灯している状態、つまり扉が開放されている状態から扉が閉鎖されれば、扉開閉検知スイッチ１０が制御回路１６へ出力する信号を扉の閉鎖を示すレベルに変化させる。すると、制御回路１６は扉が閉鎖されたと判断し（ステップＳ４：「ＹＥＳ」）、キセノンランプ９を消灯させて（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。
但し、ユーザが扉を閉め忘れたり、もしくは閉めたつもりであるが扉が完全には閉じていない所謂半開状態になっていると、扉開閉検知スイッチ１０から出力される信号レベルは変化しない。そこで、本実施例では制御回路１６が「扉閉」を検知しないまま所定の時間、例えば３分が経過した場合（ステップＳ４：「ＮＯ」，ステップＳ６：「ＹＥＳ」）には、ＦＥＴ１９へ出力するＰＷＭ信号のデューティを徐々に減少させ、キセノンランプ９への印加電圧を５０％まで低下させる（ステップＳ７）。つまり、キセノンランプ９を、ユーザが設定した照度よりも低い照度で点灯させる。この場合は、ＰＷＭデューティを、例えば２０％／秒の割合で低下させるようにする。
【００２０】
次に、上記のようにキセノンランプ９が点灯したままで、扉開放状態が、例えば１０分間継続した場合（ステップＳ８：「ＮＯ」，ステップＳ９：「ＹＥＳ」）には、ステップＳ７と同様にＰＷＭデューティを漸減させて、キセノンランプ９を消灯させる（ステップＳ１０）。そして、キセノンランプ９の消灯後も、制御回路１６は、扉開閉検知スイッチ１０からの信号レベルを監視し続け（ステップＳ１１）、信号レベルの変化があった場合（ステップＳ１１：「ＹＥＳ」）には、扉が閉鎖されたと判断してステップＳ１に戻る。
なお、印加電圧を５０％にしてキセノンランプ９を点灯させている状態で１０分が経過する前に、扉開閉検知スイッチ１０からの信号レベルが閉側に変化すれば（ステップＳ８：「ＹＥＳ」）、制御回路１６は、扉が閉鎖されたと判断し、その時点でキセノンランプ９を消灯させる（ステップＳ５）。
【００２１】
以上のように本実施例によれば、冷蔵室４の扉が開いてキセノンランプ９を点灯させる際に、制御回路１６は、ＦＥＴ１９へ出力するＰＷＭ信号のデューティを徐々に増加させて、キセノンランプ９に印加する電圧を次第に上昇させるようにした。したがって、点灯時の突入電流を抑制することができる。
そして、上記のように点灯時に印加電圧を徐々に上昇させることで、扉を開けるとキセノンランプ９はゆっくりと点灯するようになり、従来よりも柔らかに点灯するような視覚的効果を奏して、ユーザに高級感を与えることができる。
また、制御回路１６から出力されるＰＷＭ信号のデューティを変更するだけで、キセノンランプ９に流れる電流値を制御できるので、より柔軟に点灯時の突入電流を制限することが可能となる。
【００２２】
さらに、扉が開放された状態で長時間放置されてしまった場合でも、３分経過後にはキセノンランプ９の照度を低下させ、１０分経過後にはキセノンランプ９を完全に消灯するようにしたので、扉が開放されたままであっても、キセノンランプ９及び庫内灯駆動回路１８の発熱を抑えて周辺部品の温度上昇を防止できる。したがって、キセノンランプ９及びシェードを含む周辺部品の劣化を防止することができる。
ここで、従来の庫内灯制御では、扉が開放されたまま庫内灯が点灯した状態で一定時間、例えば、５分が経過すると、周辺部品の温度上昇を抑える必要から庫内灯を消灯させるようにしていた。これに対して、本実施例では、上記のように、キセノンランプ９の照度を低下させて、その発熱をある程度抑えた状態で点灯させるという段階を経過した後に、キセノンランプ９を消灯させるようにしたので、従来方式よりも庫内灯を長く点灯できる。
【００２３】
また、制御回路１６は、操作スイッチ２３から与えられる信号に応じて、キセノンランプ９の照度を変更するので、ユーザは、予め操作スイッチ２３を操作することで、庫内灯を所望の明るさに調整できる。したがって、例えば、室内照明がダウンライトや間接照明などを多用しているために、冷蔵庫の庫内照明の明るさが室内のイメージと一致しない場合などに、庫内灯の照度を変更して対応することができる。
【００２４】
さらに、制御回路１６は、キセノンランプ９の照度を低下させる際に、ＦＥＴ１９へ出力するＰＷＭ信号のデューティを徐々に減少させて、キセノンランプ９に印加する電圧を次第に低下させるようにしたので、キセノンランプ９は、ゆっくりと暗くなっていく。したがって、ユーザに対して、急に庫内灯が暗くなってしまうという違和感を与えることがなくなると共に、電球が切れたのではないかという誤解を与えることが無くなる。
【００２５】
なお、本発明は上記し、且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形又は拡張が可能である。
制御回路１６からＦＥＴ１９へ出力されるＰＷＭ信号のデューティは、予め設定された値であっても良いし、別途フィードバック回路を設けてキセノンランプ９への印加電圧を監視し、その値に応じてＰＷＭ信号のデューティを調整するようにしても良い。
また、キセノンランプ９の点灯時に印加される電圧を上昇させる過程は、図４に示すように直線状に限らず、突入電流を抑えることができれば、階段状や曲線状に上昇させても構わない。
【００２６】
制御回路１６は、操作スイッチ２３から与えられる信号に応じて、キセノンランプ９の照度を変更するように構成したが、予め制御回路１６内部に照度のパターンデータを保持しておき、それをユーザに選択させるようにして照度変更を可能にしても良い。また、この場合、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを備えて、上記照度のパターンデータを記憶させるようにしても良い。また、ユーザが照度を設定可能となる構成は、必要に応じて設ければ良い。
【００２７】
本実施例では、扉が開放された状態のまま、３分経過した場合（ステップＳ６：「ＹＥＳ」）にキセノンランプ９への印加電圧を低下させ、さらに１０分経過した場合（ステップＳ８：「ＹＥＳ」）にキセノンランプ９を消灯させているが、キセノンランプ９と周辺部品との距離や、庫内灯駆動回路１８で使用される半導体素子の仕様などに応じて、これらステップＳ６，Ｓ８での判定をする経過時間を変更しても良い。また、この場合、キセノンランプ９の最大点灯時間が短くなるように変更すれば、その分、キセノンランプ９自体の発熱を抑えられるので、キセノンランプ９と周辺部品との距離を近接化することができ、庫内容積を増加させることが可能となる。
【００２８】
ステップＳ７において、キセノンランプ９が点灯された状態で所定時間経過後に、印加電圧を一律５０％まで低下させているが、５０％に限ることはない。また、キセノンランプ９の発熱，周辺部品の温度上昇，庫内温度などの条件に基づいて、自動的に印加電圧を変更させるようにしても良い。また、照度を低下させる場合は、必ずしもＰＷＭデューティを漸減させずとも良い。さらに、開放状態が継続した場合の制御は、必要に応じて行なえば良い。
【００２９】
庫内灯駆動回路１８において、半導体スイッチング素子は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴを用いて構成したが、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴや、バイポーラトランジスタを用いて構成しても良い。また、ＤＣ電源は、スイッチング電源回路に限らず、トランスとレギュレータとの組み合わせで構成しても良い。さらに、ＰＷＭ駆動回路は、マイクロコンピュータで構成される制御回路１６を用いることなく、ハードウェアのみで構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例であり、冷蔵庫の庫内灯点灯回路の構成を示す図
【図２】冷蔵庫の扉を省略した状態の正面図
【図３】扉の開閉に応じて庫内灯を点灯及び消灯させる際の制御回路の制御内容を示すフローチャート
【図４】庫内灯点灯時の印加電圧と印加電流との関係を示す図
【図５】従来技術を示す図４相当図
【符号の説明】
【００３１】
図面中、９はキセノンランプ（庫内灯）、１５はスイッチング電源回路（ＤＣ電源）、１６は制御回路（ＰＷＭ駆動回路）、１９はＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）を示す。
【図１】
2007127384.tif 000003
【図２】
2007127384.tif 000004
【図３】
2007127384.tif 000005
【図４】
2007127384.tif 000006
【図５】
2007127384.tif 000007