(57)【要約】【課題】フリーダ抵抗を使用せずに、負荷レギュレーションを所定の範囲内とし、安価で信頼性の高い冷蔵庫制御装置を得ることを目的とする。【解決手段】冷蔵庫の各種電源負荷を駆動するための複数の出力電圧を有するスイッチング電源を備え、スイッチング電源の複数の出力電圧のうち、１つの出力電圧はフィードバック制御される電圧であり、残りの出力電圧はフィードバック制御されない電圧とするようにした冷蔵庫制御装置であって、フィードバック制御されない出力電圧を各種電源負荷の動作状態から推定する出力電圧推定手段と、出力電圧推定手段が推定した出力電圧が所定の範囲外となる場合に所定の電源負荷に通電させて出力電圧が所定の範囲内におさまるように制御する出力電圧調整手段とを備えて構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷蔵庫の各種電源負荷を駆動するための複数の出力電圧を有するスイッチング電源を備え、スイッチング電源の複数の出力電圧のうち、１つの出力電圧はフィードバック制御される電圧であり、残りの出力電圧はフィードバック制御されない電圧とするようにした冷蔵庫制御装置であって、
フィードバック制御されない出力電圧を各種電源負荷の動作状態から推定する出力電圧推定手段と、
出力電圧推定手段が推定した出力電圧が所定の範囲外となる場合に所定の電源負荷に通電させて出力電圧が所定の範囲内におさまるように制御する出力電圧調整手段とを備えたことを特徴とする冷蔵庫制御装置。
【請求項２】
前記出力電圧調整手段は、
前記出力電圧推定手段が推定した出力電圧値が所定の上限電圧以上となる場合は、フィードバック制御されない出力電圧が印加される少なくとも１つ以上の所定の電源負荷を通電させてフィードバック制御されない出力電圧を所定の上限電圧以下とし、
前記出力電圧推定手段が推定した出力電圧が所定の下限電圧以下となる場合は、フィードバック制御される出力電圧が印加される少なくとも１つ以上の所定の電源負荷を通電させてフィードバック制御されない出力電圧を所定の下限電圧以上とすることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫制御装置。
【請求項３】
前記通電される電源負荷は、冷蔵庫機能に影響を及ぼさない電源負荷であり、冷蔵庫内の温度補正のためのヒータ、野菜室のＬＥＤ、自動製氷機の製氷機モータ、庫内ファンモータ及びこれらの駆動素子のいずれか１つ以上を含むものであることを特徴とする請求項１又は２記載の冷蔵庫制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安価で信頼性の高い冷蔵庫制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電源回路は、電源負荷により変動する出力電圧（負荷レギュレーション）を所定の範囲内におさめるための手段として、フリーダ抵抗を通電及び遮断させていた。
また、もう１つの従来のスイッチング電源回路は、２次側負荷電流を検出し、それに応じてスイッチング動作周波数を制御することで、フリーダ抵抗を削減できるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−８４３４０号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来のスイッチング電源回路は、２次側負荷電流の検出とスイッチング動作周波数を制御するための回路として出力電流監視回路と動作周波数制御回路が必要となるため、コストアップをもたらし、信頼性が低下するという問題があった。
【０００４】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、負荷レギュレーションを所定の範囲内とし、安価で信頼性の高い冷蔵庫制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る冷蔵庫制御装置は、冷蔵庫の各種電源負荷を駆動するための複数の出力電圧を有するスイッチング電源を備え、スイッチング電源の複数の出力電圧のうち、１つの出力電圧はフィードバック制御される電圧であり、残りの出力電圧はフィードバック制御されない電圧とするようにした冷蔵庫制御装置であって、フィードバック制御されない出力電圧を各種電源負荷の動作状態から推定する出力電圧推定手段と、出力電圧推定手段が推定した出力電圧が所定の範囲外となる場合に所定の電源負荷に通電させて出力電圧が所定の範囲内におさまるように制御する出力電圧調整手段とを備えて構成されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の冷蔵庫制御装置においては、出力電圧推定手段がフィードバック制御されない出力電圧を各種電源負荷の動作状態から推定し、出力電圧調整手段は出力電圧推定手段が推定した出力電圧が所定の範囲外となる場合に電源負荷に通電させて出力電圧を所定の範囲内におさまるように制御するので、負荷レギュレーションを所定の範囲内にするためのフリーダ抵抗及びスイッチング素子を廃止でき、安価で信頼性の高い冷蔵庫制御装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の冷蔵庫制御装置の回路図、図２は同冷蔵庫制御装置のスイッチング電源回路の出力電圧Ｖ２と負荷電流Ｉ１の関係を示すグラフ、図３は同冷蔵庫制御装置のスイッチング電源回路の出力電圧Ｖ１と負荷電流Ｉ１及び負荷電流Ｉ２の関係を示すグラフ、図４は同冷蔵庫制御装置の圧縮機起動時の出力電圧Ｖ１、Ｖ２と負荷電流Ｉ１、Ｉ２の変化を示すタイムチャート、図５は同冷蔵庫制御装置の製氷機モータ拘束時の出力電圧Ｖ１、Ｖ２と負荷電流Ｉ１、Ｉ２の変化を示すタイムチャート、図６は同冷蔵庫制御装置の負荷電流Ｉ１、Ｉ２に基づいて出力電圧Ｖ１を所定電圧範囲に制御する動作のフローチャートである。
【０００８】
本発明の実施の形態１の冷蔵庫制御装置の回路構成について図１に基づいて説明する。
ＡＣ電源１にはダイオード２ａ及びコンデンサ３ａからなる第１の整流回路ＲＣ１が接続され、第１の整流回路ＲＣ１の出力側は電源トランス４の巻線ＮＰに接続されている。
電源トランス４の巻線ＮＶにはダイオード２ｂ及びコンデンサ３ｂからなる第２の整流回路ＲＣ２が接続され、電源トランス４の第１の二次巻線ＮＳ１にはダイオード２ｃ及びコンデンサ３ｃからなる第３の整流回路ＲＣ３が接続され、電源トランス４の第２の二次巻線ＮＳ２にはダイオード２ｄ及びコンデンサ３ｄからなる第４の整流回路ＲＣ３が接続されている。
【０００９】
第２の整流回路ＲＣ２の出力側は動作電圧を供給するようにスイッチング電源回路部５に接続されている。
第３の整流回路ＲＣ３の出力側は三相の圧縮機モータ７を駆動制御する圧縮機駆動制御回路６に接続されていると共に駆動電源供給回路８に接続されている。
従って、圧縮機駆動制御回路６には第３の整流回路ＲＣ３の出力電圧Ｖ１が動作電圧として印加される。
その圧縮機駆動制御回路６は三相である３本の接続線９で三相の圧縮機モータ７と接続されている。
また、圧縮機駆動制御回路６には、第１の整流回路ＲＣ１によって作られる電圧Ｖ４が圧縮機モータ７を駆動するための３相交流電源をスイッチングして生成するための電源として印加されている。
【００１０】
そして、駆動電源供給回路８は各相毎に抵抗Ｒ、ダイオードＤ及びコンデンサＣの直列回路を有し、各直列回路の抵抗Ｒはそれぞれ第３の整流回路ＲＣ２の出力側に接続され、各直列回路のコンデンサＣは３本の接続線９にそれぞれ接続されている。
従って、圧縮機駆動制御回路６には駆動電源供給回路８の各相のコンデンサＣに生成された電源が供給される。
さらに、第３の整流回路ＲＣ３の出力側は第１のスイッチング用トランジスタ１０及び抵抗１１を介して第１のヒータ駆動用ＳＳＲ（ソリッドステートリレー）１２の入力側である発光ダイオードと接続されている。その第１のヒータ駆動用ＳＳＲ１２の出力側であるトライアックは冷蔵庫内温度補正用のヒータ１３を介してＡＣ電源１に接続されている。
【００１１】
第４の整流回路ＲＣ４の出力側は庫内ファンモータ１４及び第２のスイッチング用トランジスタ１５と接続されていると共に製氷機モータ２２を正逆転可能に駆動する製氷機モータ駆動回路２３と接続されている。
さらに、第４の整流回路ＲＣ４の出力側は２次側出力電圧検出回路１６と接続され、その２次側出力電圧検出回路１６にはフォトカプラ１７の発光ダイオードが接続されている。そのフォトカプラ１７の出力側である受光トランジスタはスイッチング電源回路部５に接続されている。
さらに、第４の整流回路ＲＣ４の出力側は第３のスイッチング用トランジスタ１８及び抵抗１９を介して第２のヒータ駆動用ＳＳＲ（ソリッドステートリレー）２０の入力側である発光ダイオードと接続されている。その第２のヒータ駆動用ＳＳＲ２０の出力側であるトライアックは冷蔵庫内温度補正用のヒータ２１を介してＡＣ電源１に接続されている。
【００１２】
圧縮機モータ７の駆動を制御する第１のマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）３１は駆動信号を送るために圧縮機駆動制御回路６に接続されていると共に抵抗３３を介して第１のスイッチング用トランジスタ１０のベースに接続されている。
冷蔵庫の全体制御を行っている第２のマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）３２は第１のマイコン３１に回転数指令を送信すると共に、抵抗３４を介して第２のスイッチング用トランジスタ１５のベースに接続され、さらに第３のスイッチング用トランジスタ１８のベースに接続されている。
また、この第２のマイコン３２は、各種電源負荷（庫内ファンモータ１４、製氷機モータ２２等のアクチュエータ及び、ヒータ１３駆動用ＳＳＲ１２、ヒータ２０駆動用ＳＳＲ２０等の電子部品）の定常及び過渡の動作状態における負荷電流を各々記憶しており、冷蔵庫全体制御を行っていることで各種電源負荷の動作状態が把握でき、現在と次動作について、負荷電流Ｉ１と負荷電流Ｉ２を算出している。
【００１３】
次に、本発明の実施の形態１の冷蔵庫制御装置の動作について図１〜図５に基づいて説明する。
ＡＣ電源１からダイオード２ａ及びコンデンサ３ａからなる第１の整流回路ＲＣ１によって作られる電圧Ｖ４を、スイッチング電源回路部５により所定のオンデューティでスイッチングさせて電源トランス４の巻線ＮＶと第１の二次巻線ＮＳ１と第２の二次巻線ＮＳ２とにそれぞれ所定の交流電圧を励起させている。
このとき、巻線ＮＶに励起された交流電圧はダイオード２ｂとコンデンサ３ｂとからなる第２の整流回路ＲＣ２によって整流された出力電圧がスイッチング電源回路部５に印加されている。
【００１４】
また、二次巻線ＮＳ２に励起された交流電圧はダイオード２ｄとコンデンサ３ｄとからなる第４の整流回路ＲＣ４によって整流された出力電圧Ｖ２となる。
出力電圧Ｖ２は、２次側出力検出回路１６で検出及び基準電圧と比較され、検出する出力電圧Ｖ２が基準電圧となるようにフォトカプラ１７の出力によってスイッチング電源回路部５のオンデューティが決定されるので、常に出力電圧Ｖ２は基準電圧と等しく制御される。これを図示したものが、図２である。
フィードバックされない出力電圧Ｖ１は、各種電源負荷の動作状態によって決定され、負荷電流Ｉ１とＩ２の関係によって変動する。これを図示したものが、図３である。
【００１５】
さらに、二次巻線ＮＳ１に励起された交流電圧はダイオード２ｃとコンデンサ３ｃとからなる第３の整流回路ＲＣ３によって整流された出力電圧Ｖ１となる。
出力電圧Ｖ１は圧縮機駆動制御回路６に印加されている。その圧縮機駆動制御回路６には第１のマイコン３１から駆動信号が入力され、圧縮機駆動制御回路６は駆動信号に基づく所定の駆動周波数で圧縮機モータ７を回転駆動させる。
【００１６】
次に、本発明の実施の形態１の冷蔵庫制御装置において、圧縮機起動時や製氷機モータ２２の拘束時にも出力電圧Ｖ１を所定の範囲内におさめるようにする動作について図１〜図５及び図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００１７】
図３の出力電圧Ｖ１と負荷電流Ｉ１，Ｉ２の関係と各種電源負荷の定常／過渡の負荷電流を第２のマイコン３２が各々記憶しており、また第２のマイコン３２は、冷蔵庫全体の制御を行っているので、各種電源負荷の次動作状態の負荷電流Ｉ１と負荷電流Ｉ２を算出することで、予め出力電圧Ｖ１を推定できる。
図５の圧縮機起動を例にすると、第２のマイコン３２は出力電圧Ｖ１の電圧を図３に示す負荷電流Ｉ１＝α、負荷電流Ｉ２＝ｍｉｎとの交点の電圧と判断している状態から、図１の圧縮機駆動回路６の駆動電源供給回路８の３つのコンデンサＣに充電させる制御を行うため、次動作時の出力電圧Ｖ１は、図３に示す負荷電流Ｉ１≧β、負荷電流Ｉ２＝ｍｉｎとの交点の電圧、つまり出力電圧Ｖ１≦Ｖβになると推定する。
【００１８】
このとき、図４のフローチャートに従って、ステップ１において、図３における次動作の負荷電流Ｉ２≦Ｃとする場合、ステップ２において図３における次動作の負荷電流Ｉ１≧βと第２のマイコン３２が判断し、Ｖ１≦Ｖβになると推定するので、ステップ３に従って第２のマイコン３２は通電指令を出して第３のスイッチング用トランジスタ１８をオンさせ、第２のヒータ駆動用ＳＳＲ２０を通電させて第２のヒータ２１にＡＣ電源１を通電させる。その後、ステップ４に従い次動作へ移行する。
【００１９】
このため、図３の出力電圧Ｖ１は負荷電流Ｉ２＝ｍｉｎの点線から、Ｉ２＝ｍｉｎ＋Ｉssr２（第２のヒータ駆動用ＳＳＲ２０  発光側電流）の実線へと上昇するので、出力電圧Ｖ１≧Ｖβとなる。なお、出力電圧Ｖ１≦Ｖβとなるのは、図５に示す圧縮機起動時に図１の駆動電源供給回路８の３つのコンデンサＣを充電する限られた時間Ｔ１であるから、電源Ｖ１が安定するまでのマージンを含めたＴ２時間、ステップ５及びステップ６に従って待機後、ステップ１３に従って通常制御に移行させる。
【００２０】
また、図６の製氷機モータ拘束を例にすると、例えば、第２のマイコン３２は出力電圧Ｖ１の電圧を図３に示す負荷電流Ｉ１＝α、負荷電流Ｉ２＝Ｂとの交点の電圧と判断している状態から、図１の製氷機モータの拘束が存在する制御を行うため、次動作時の出力電圧Ｖ１は、図３に示す負荷電流Ｉ１＝α、負荷電流Ｉ２＝ｍａｘとの交点の電圧、つまりＶ１≧Ｖαになると推定する。
このとき、図４のフローチャートに従って、ステップ１において図３における負荷電流Ｉ２＞Ｃ、ステップ７において、図３における負荷電流Ｉ２≧Ａ、ステップ８において、図３における負荷電流Ｉ１≦αと第２のマイコン３２が判断し、Ｖ１≧Ｖαになると推定するので、ステップ９に従って、第２のマイコン３２は通電指令を出して第１のスイッチング用トランジスタ１０をオンさせ、第１のヒータ駆動用ＳＳＲ１２を通電させて第１のヒータ１３にＡＣ電源１を通電させる。その後、ステップ１０に従い次動作へ移行する。
【００２１】
このため、出力電圧Ｖ１は図３のＩ１＝αから、Ｉ１＝α＋Issr1（第１のヒータ駆動用ＳＳＲ１２  発光側電流）の位置に低下し、Ｖ１≦Ｖαとなる。なお、Ｖ１≧Ｖαとなるのは、図６に示す製氷機モータ２２の拘束時の限られた時間Ｔ３であるから、出力電圧Ｖ１が安定するまでのマージンを含めたＴ４時間、図４のステップ１１及びステップ１２に従って待機後、ステップ１３に従って通常制御に移行させる。
【００２２】
以上のように制御することで、フィードバック制御されていない出力電圧Ｖ１の負荷レギュレーションをＶβ≦Ｖ１≦Ｖαと所定の範囲内におさめることができる。
なお、第１と第２のヒータ１３、２１の通電、遮断を制御する必要となる負荷条件は、図５、図６のように圧縮機起動時及び製氷機モータ２２が拘束した場合に、出力電圧Ｖ１が安定する前の限られた時間Ｔ２、Ｔ４であり、３秒程度の時間であるため、冷蔵庫内に設置された第１と第２のヒータ１３、２１は殆ど発熱せず、冷蔵庫機能に影響を及ぼさない。
【００２３】
実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２の冷蔵庫制御装置の回路図である。
この実施の形態２の冷蔵庫制御装置の回路図において、上記実施の形態１の冷蔵庫制御装置の回路図と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略し、相違する構成について説明する。
上記実施の形態１の冷蔵庫制御装置においては、製氷機モータ２２の拘束時に出力電圧Ｖ１を所定の範囲内におさめるようにするため、フリーダ抵抗を第１のヒータ駆動用ＳＳＲ１２に置き換えて通電させて負荷電流Ｉ１を増大させ、出力電圧Ｖ１を低下させて所定の上限電圧以下とするようにしているが、保冷室の食品保存向上のＬＥＤ（以降、「野菜室ＬＥＤ」と称する）を通電させても冷蔵庫としての機能に影響しないので、この実施の形態２ではフリーダ抵抗に置き換えた第１のヒータ駆動用ＳＳＲ１２の代わりに野菜室ＬＥＤ３５を通電させるようにしたものである。
【００２４】
この実施の形態１の冷蔵庫制御装置では、出力電圧Ｖ１に野菜室ＬＥＤ３５と第１のスイッチング用トランジスタ１０とが接続されている。
そして、野菜室ＬＥＤ３５とが設けられた代わりに、実施の形態１で設けられていた第１のヒータ駆動用ＳＳＲ１２と第１のヒータ１３が取り払われている。
従って、製氷機モータ２２の拘束時に出力電圧Ｖ１を所定の範囲内とするため、第２のマイコン３２からの通電指令を通信し、その通電指令を受けた第１のマイコン３１は第１のスイッチング用トランジスタ１０をオンさせ、野菜室ＬＥＤ３５に通電させて負荷電流Ｉ１を増大させ、出力電圧Ｖ１を低下させて所定の上限電圧以下とするようにしている。
圧縮機起動時においては実施の形態１と同様の動作であるので、その動作説明は省略する。
なお、野菜室ＬＥＤ３５への通電は上記製氷機モータ２２の拘束時以外には、例えば、野菜室をユーザが開けた時に、これを第２のマイコン３２が検知して通電指令を第１のマイコン３１に通信し、その通電指令を受けた第１のマイコン３１は第１のスイッチング用トランジスタ１０をオンさせ、野菜室ＬＥＤ３５に通電させて点灯させる場合もある。
【００２５】
この実施の形態２では製氷機モータ２２の拘束時に野菜室ＬＥＤ３５に通電するようにして出力電圧Ｖ１を所定の範囲内におさめたが、これに限らず、同様にして庫内ファンモータ１５などを通電させるようにしてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１の冷蔵庫制御装置の回路図。
【図２】同冷蔵庫制御装置のスイッチング電源回路の出力電圧Ｖ２と負荷電流Ｉ１の関係を示すグラフ。
【図３】同冷蔵庫制御装置のスイッチング電源回路の出力電圧Ｖ１と負荷電流Ｉ１及び負荷電流Ｉ２の関係を示すグラフ。
【図４】同冷蔵庫制御装置の圧縮機の起動時の出力電圧Ｖ１、Ｖ２と負荷電流Ｉ１、Ｉ２の変化を示すタイムチャート。
【図５】同冷蔵庫制御装置の製氷機モータ拘束時の出力電圧Ｖ１、Ｖ２と負荷電流Ｉ１、Ｉ２の変化を示すタイムチャート。
【図６】同冷蔵庫制御装置の負荷電流Ｉ１、Ｉ２に基づいて出力電圧Ｖ１を所定電圧範囲に制御する動作のフローチャート。
【図７】本発明の実施の形態２の冷蔵庫制御装置の回路図。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＡＣ電源、２ａ〜２ｇ  ダイオード、３ａ〜３ｃ  コンデンサ、４  電源トランス、５  スイッチング電源回路部、６  圧縮機駆動回路、７  圧縮機モータ、８  駆動電源供給回路、９  接続線、１０  第１のスイッチング用トランジスタ、１１  抵抗、１２  第１のヒータ駆動用ＳＳＲ、１３  第１のヒータ、１４  庫内ファンモータ、１５  第２のスイッチング用トランジスタ、１６  ２次側出力電圧検出回路、１７  フォトカプラ、１８  第３のスイッチング用トランジスタ、１９  抵抗、２０  第２のヒータ駆動用ＳＳＲ、２１  第２のヒータ、２２  製氷機モータ、２３  製氷機モータ駆動回路、３１、第１のマイコン、３２  第２のマイコン、３３  抵抗、３４  抵抗、３５  野菜室ＬＥＤ、ＲＣ１  第１の整流回路、ＲＣ２  第２の整流回路、ＲＣ３  第３の整流回路、ＲＣ４  第４の整流回路。
【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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【図７】
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