(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-30
(45)【発行日】2023-07-10
(54)【発明の名称】冷蔵庫
(51)【国際特許分類】
F25D 11/00 20060101AFI20230703BHJP
F25D 29/00 20060101ALI20230703BHJP
F25B 49/02 20060101ALI20230703BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20230703BHJP
【ＦＩ】
F25D11/00 101B
F25D29/00 A
F25B49/02 560
F25B1/00 361A
F25B1/00 371Z
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2019204383
(22)【出願日】2019-11-12
(65)【公開番号】P2021076327
(43)【公開日】2021-05-20
【審査請求日】2022-03-02
(73)【特許権者】
【識別番号】399048917
【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000350
【氏名又は名称】ポレール弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】舟橋 佳邦
(72)【発明者】
【氏名】平野 幸利
(72)【発明者】
【氏名】関口 禎多
(72)【発明者】
【氏名】関根 隆人
(72)【発明者】
【氏名】小林 直之
(72)【発明者】
【氏名】難波 優紀
【審査官】庭月野 恭
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－２１１３０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１４１８３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２８９５４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０６８５１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０７１８１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１２１０３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０９７８５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０００１８６６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２５Ｄ １／００－３１／００
Ｆ２５Ｂ １／００
Ｆ２５Ｂ ４９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機と、該圧縮機近傍に配された圧縮機温度センサと、
前記圧縮機に非絶縁のパワー基板と、
該パワー基板近傍に配された基板温度センサと、
前記圧縮機及び前記パワー基板まわりの流体に作用する機械室ファンと、を収容する機械室と、を備え、
前記圧縮機温度センサが高温である場合は、前記圧縮機を停止させ、
前記圧縮機温度センサが高温でない場合は、前記機械室ファンが異常で、かつ、前記基板温度センサが高温であるとき、前記圧縮機を停止させ、
一方、前記圧縮機温度センサが高温でない場合は、前記機械室ファンが異常で、かつ、前記基板温度センサが高温でないとき、前記圧縮機の回転数を制限して低くし、
前記圧縮機温度センサが高温でなく、かつ、前記機械室ファンが異常でないときは、前記圧縮機を駆動させることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項2】
前記圧縮機温度センサ及び／又は前記基板温度センサの高温、非高温の判定には、ヒステリシス領域(不感帯領域)を用い、
前記ヒステリシス領域は、非高温判定値と高温判定値を異なる値に設定し、これらを上下限とした数値範囲とし、
検知温度が高温判定値を超えたら、それ以降、検知温度が非高温判定値を下回るまで「高温」と判定し、
一方、検知温度が非高温判定値を下回ったら、それ以降、検知温度が高温判定値を上回るまで「非高温」と判定することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【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】
特許文献１は、機械室ファン（Ｃファン）２０が異常停止すれば、制御装置２１はこのＣファン２０の再起動をあらかじめ設定した回数Ｎ（例えば、３回）まで繰り返し、実際に再起動すればＣファン２０は故障ではないと判断し、通常運転に戻ると開示している（００２５）。また、再起動できなかった場合は、圧縮機を停止し得る（００２７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００９－２６４６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
機械室ファンが異常停止したことを検知した場合、実際に機械室ファンが駆動していない場合と、機械室ファンのフィードバック信号をマイコンに届ける経路が断線等していることで異常停止していると判断してしまう場合とが考えられる。後者の場合は機械室ファン自体は駆動できているので、圧縮機を直ちに停止させる必要性は比較的小さい。圧縮機を停止してしまうと冷蔵庫内の冷却が停止するため、ユーザにとって大きな不利益となる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記事情に鑑みてなされた本発明の冷蔵庫は、
圧縮機と、
該圧縮機近傍に配された圧縮機温度センサと、
前記圧縮機に非絶縁のパワー基板と、
該パワー基板近傍に配された基板温度センサと、
前記圧縮機及び前記パワー基板まわりの流体に作用する機械室ファンと、を収容する機械室と、を備え、
前記圧縮機温度センサが高温である場合は、前記圧縮機を停止させ、
前記圧縮機温度センサが高温でない場合は、前記機械室ファンが異常で、かつ、前記基板温度センサが高温であるとき、前記圧縮機を停止させ、
一方、前記圧縮機温度センサが高温でない場合は、前記機械室ファンが異常で、かつ、前記基板温度センサが高温でないとき、前記圧縮機の回転数を制限して低くし、
前記圧縮機温度センサが高温でなく、かつ、前記機械室ファンが異常でないときは、前記圧縮機を駆動させることを特徴とする。
圧縮機と、
該圧縮機近傍に配された圧縮機温度センサと、
前記圧縮機に非絶縁のパワー基板と、
該パワー基板近傍に配された基板温度センサと、
前記圧縮機及び前記パワー基板まわりの流体に作用する機械室ファンと、を収容する機械室と、を備え、
前記圧縮機温度センサが高温である場合は、前記圧縮機を停止させ、
前記圧縮機温度センサが高温でない場合は、前記機械室ファンが異常で、かつ、前記基板温度センサが高温であるとき、前記圧縮機を停止させ、
一方、前記圧縮機温度センサが高温でない場合は、前記機械室ファンが異常で、かつ、前記基板温度センサが高温でないとき、前記圧縮機の回転数を制限して低くし、
前記圧縮機温度センサが高温でなく、かつ、前記機械室ファンが異常でないときは、前記圧縮機を駆動させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】実施形態の冷蔵庫の正面図
【図2】実施形態の冷蔵庫の縦断面図
【図3】実施形態の冷蔵庫のパワー基板及び制御基板の回路ブロック図
【図4】実施形態の制御基板の正面概略図
【図5】実施形態の機械室の上面図
【図6】実施形態の圧縮機の制御フローチャート
【図7】実施形態の圧縮機やパワー基板の高温判定の閾値の設定図
【発明を実施するための形態】
【0007】
［冷蔵庫１］
図１は、本実施形態の冷蔵庫１の正面図である。冷蔵庫１は、貯蔵室として上方から順に、冷蔵室２、製氷室３及び上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６を有する。冷蔵室２の正面には観音開きで冷蔵室２を開閉する冷蔵室左扉８、冷蔵室右扉９が取り付けられており、それぞれ上ヒンジ１０、下ヒンジ１１にて固定されている。製氷室３、冷凍室４，５、野菜室６はそれぞれ、正面の開口が引出式の扉で開閉される。各扉近傍にはそれぞれ公知の扉センサが配されており、各扉の開閉を検知できる。
図１は、本実施形態の冷蔵庫１の正面図である。冷蔵庫１は、貯蔵室として上方から順に、冷蔵室２、製氷室３及び上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６を有する。冷蔵室２の正面には観音開きで冷蔵室２を開閉する冷蔵室左扉８、冷蔵室右扉９が取り付けられており、それぞれ上ヒンジ１０、下ヒンジ１１にて固定されている。製氷室３、冷凍室４，５、野菜室６はそれぞれ、正面の開口が引出式の扉で開閉される。各扉近傍にはそれぞれ公知の扉センサが配されており、各扉の開閉を検知できる。
【0008】
図２は冷蔵庫１内部の構成を示す縦断面図である。冷蔵庫１は、冷却器１３や圧縮機１４を含む冷凍サイクルによって冷気を生成し、冷凍室ファン１５をはじめとする１以上のファンで冷気を循環させることにより冷蔵庫１の各貯蔵室２－６を所定の温度帯に冷却する。圧縮機１４等はパワー基板１７で制御され、ファン等は制御基板２６で制御される。各貯蔵室は、外気に面する外箱５０と貯蔵室内に面する内箱５１との間に在る断熱材５２によって外気から断熱されている。
【0009】
冷蔵室２には、冷蔵室温度センサ２９、庫内灯ＬＥＤ３１、棚、棚の背後に配された背面パネル５３が配されており、好ましくは、後述する制御基板２６が背面パネル５３の背後に設けられている。
【0010】
冷却器１３は、冷凍室３，４，５何れかの後方に在り、冷却器１３下方には除霜ヒータ２２が設けられている。冷蔵庫１は、その他ヒータとして、例えば冷蔵室２や野菜室６の壁面に配されて結露を抑制する冷蔵室底面ヒータ２３や野菜室ヒータ２５、冷蔵室扉８，９いずれかに配されて冷蔵室扉８，９の間の断熱に寄与する周知の回転仕切りに設けられた回転仕切りヒータ２４、を有することができる。
【0011】
［パワー基板１７（非絶縁基板）の概要］
パワー基板１７は、商用電源に対して非絶縁の領域を少なくとも一部に有する基板であり、圧縮機１４やヒータ２２－２５等の高圧系の負荷を駆動する回路を有している基板である。パワー基板１７は、冷蔵庫１の背面側（後方側）に設けられ、圧縮機１４を収容した機械室１６に収容されている。機械室１６には他に、リアクタ１８や、圧縮機１４等の機械室１６内の部材を冷却する機械室ファン１９が配されている。パワー基板１７は電源プラグ２０を介して商用電源に電気的に接続している。なお、機械室１６は冷蔵庫１の上部背面側でも下部背面側でもよい。機械室１６は、少なくとも背面側を含む範囲に、着脱自在の機械室カバー１６１が配されている。
パワー基板１７は、商用電源に対して非絶縁の領域を少なくとも一部に有する基板であり、圧縮機１４やヒータ２２－２５等の高圧系の負荷を駆動する回路を有している基板である。パワー基板１７は、冷蔵庫１の背面側（後方側）に設けられ、圧縮機１４を収容した機械室１６に収容されている。機械室１６には他に、リアクタ１８や、圧縮機１４等の機械室１６内の部材を冷却する機械室ファン１９が配されている。パワー基板１７は電源プラグ２０を介して商用電源に電気的に接続している。なお、機械室１６は冷蔵庫１の上部背面側でも下部背面側でもよい。機械室１６は、少なくとも背面側を含む範囲に、着脱自在の機械室カバー１６１が配されている。
【0012】
［制御基板２６（絶縁基板）の概要］
制御基板２６は、電源プラグ２０が商用電源に電気的に接続しても、商用電源から絶縁される基板であり、ファンや照明等の低圧系(例えばＤＣ１２Ｖ)の負荷を駆動する回路を有している基板である。制御基板２６はいずれかの貯蔵室に配されている。例えば制御基板２６は、機械室１６（パワー基板１７）から最も遠い貯蔵室である冷蔵室２内に配されている。制御基板２６をユーザが操作する必要性は小さいので、貯蔵室背面側の背面パネル５３の背後に設けるのが好ましい。
制御基板２６は、電源プラグ２０が商用電源に電気的に接続しても、商用電源から絶縁される基板であり、ファンや照明等の低圧系(例えばＤＣ１２Ｖ)の負荷を駆動する回路を有している基板である。制御基板２６はいずれかの貯蔵室に配されている。例えば制御基板２６は、機械室１６（パワー基板１７）から最も遠い貯蔵室である冷蔵室２内に配されている。制御基板２６をユーザが操作する必要性は小さいので、貯蔵室背面側の背面パネル５３の背後に設けるのが好ましい。
【0013】
制御基板２６の出力配線である制御系負荷配線３０（図２中、点線）は、ファンの一例としての冷凍室ファン１５や機械室ファン１９、照明の一例としての庫内灯ＬＥＤ３１、冷気風路の開閉に用いられるダンパのモータなどに接続されている。
【0014】
制御基板２６には各センサやスイッチの入力回路が設けられており、センサの一例としての冷蔵室温度センサ２９や冷凍室温度センサ２８、ドア開閉を検知するセンサ又はスイッチの一例としての冷蔵室ドアスイッチ７などが接続されている。入力配線は図示していない。
【0015】
［基板１７，２６の回路ブロック］
図３は冷蔵庫１の電気的システムを示す回路ブロック図である。
パワー基板１７と制御基板２６とは通信的及び電気的に接続している部分があり、情報や電力の授受ができる。例えば、制御基板２６とパワー基板１７の間はマイコン間通信および制御電源配線２７(図２中、一点鎖線)で通信的に接続されている。具体的には、パワー基板１７のヒータマイコン４１と制御基板２６の庫内制御マイコン３９とは通信的に接続しており、マイコン間通信として例えばシリアル通信ができる。これにより、庫内制御マイコン３９は、ヒータ数が２以上であれば（本実施形態では４である。）ヒータ数より少ない通信線数（例えば１本）でヒータマイコン４１を介して各ヒータの制御を実行できる。
図３は冷蔵庫１の電気的システムを示す回路ブロック図である。
パワー基板１７と制御基板２６とは通信的及び電気的に接続している部分があり、情報や電力の授受ができる。例えば、制御基板２６とパワー基板１７の間はマイコン間通信および制御電源配線２７(図２中、一点鎖線)で通信的に接続されている。具体的には、パワー基板１７のヒータマイコン４１と制御基板２６の庫内制御マイコン３９とは通信的に接続しており、マイコン間通信として例えばシリアル通信ができる。これにより、庫内制御マイコン３９は、ヒータ数が２以上であれば（本実施形態では４である。）ヒータ数より少ない通信線数（例えば１本）でヒータマイコン４１を介して各ヒータの制御を実行できる。
【0016】
また、パワー基板１７のスイッチング電源回路３６で生成されて低電圧側と制御基板２６のＤＣ／ＤＣ変換回路３８とは電気的に接続しており、スイッチング電源回路３６で生成された１２Ｖ(制御系)がＤＣ／ＤＣ変換回路３８に供給される。
【0017】
また、パワー基板１７の圧縮機制御マイコン３５と制御基板２６の庫内制御マイコン３９とは通信的に接続している。
【0018】
［パワー基板１７の回路］
商用電源から電力を受けるパワー基板１７は、高圧直流電圧に基づいて低圧直流電源を生成するスイッチング電源回路３６、圧縮機１４のモータに電圧供給するインバータモジュール３４、インバータモジュール３４を制御する圧縮機マイコン３５、複数のヒータを制御するヒータマイコン４１を有する。また、パワー基板１７は、商用電源のノイズを低減するノイズフィルタ回路３２、高調波電流を抑制するリアクタ１８を有すると好ましい。
商用電源から電力を受けるパワー基板１７は、高圧直流電圧に基づいて低圧直流電源を生成するスイッチング電源回路３６、圧縮機１４のモータに電圧供給するインバータモジュール３４、インバータモジュール３４を制御する圧縮機マイコン３５、複数のヒータを制御するヒータマイコン４１を有する。また、パワー基板１７は、商用電源のノイズを低減するノイズフィルタ回路３２、高調波電流を抑制するリアクタ１８を有すると好ましい。
【0019】
（商用電源からの直流電圧の生成）
電源プラグ２０を通じて冷蔵庫１に供給される商用電源は、好ましくはまず、ノイズフィルタ回路３２やリアクタ１８を通過して整形された交流電圧となる。この交流電圧はコンバータ回路３３に供給されて、高圧直流電圧(例えばＤＣ２８０Ｖ)へ変換される。
電源プラグ２０を通じて冷蔵庫１に供給される商用電源は、好ましくはまず、ノイズフィルタ回路３２やリアクタ１８を通過して整形された交流電圧となる。この交流電圧はコンバータ回路３３に供給されて、高圧直流電圧(例えばＤＣ２８０Ｖ)へ変換される。
【0020】
（高圧直流電圧を基にした圧縮機１４駆動）
高圧直流電圧(例えばＤＣ２８０Ｖ)の一部は、インバータモジュール３４へ供給される。
高圧直流電圧(例えばＤＣ２８０Ｖ)の一部は、インバータモジュール３４へ供給される。
【0021】
インバータモジュール３４は、圧縮機マイコン３５からの制御信号に応じて高圧直流電圧を交流電圧に変換して圧縮機１４のモータへ出力する。これにより、圧縮機１４が可変速制御される。
【0022】
（低圧電源の生成）
高圧直流電圧(例えばＤＣ２８０Ｖ)の一部は、スイッチング電源回路３６に供給される。スイッチング電源回路３６は、コンバータ回路３３からの高圧直流電圧を、スイッチングトランスを利用して低圧の電源電圧へ降圧変換する。スイッチング電源回路３６で降圧変換される電源としては、インバータモジュール３４内部の制御回路の電源として使用されるＰ１５Ｖ（パワー系）、圧縮機制御マイコン３５やその周辺回路の電源として使用されるＰ３.３Ｖ（パワー系）が挙げられる。これらは、インバータモジュール３４や圧縮機制御マイコン３５が商用電源と電気的に接続しているため、非絶縁の電源である。Ｐ１５Ｖ（パワー系）とＰ３.３Ｖ（パワー系）の基準電位（Ｐ０Ｖ）は、インバータモジュール３４を制御するためにコンバータ回路３３からの直流電圧の基準電位と同一としてあり、商用電源からは非絶縁の構成となる。
高圧直流電圧(例えばＤＣ２８０Ｖ)の一部は、スイッチング電源回路３６に供給される。スイッチング電源回路３６は、コンバータ回路３３からの高圧直流電圧を、スイッチングトランスを利用して低圧の電源電圧へ降圧変換する。スイッチング電源回路３６で降圧変換される電源としては、インバータモジュール３４内部の制御回路の電源として使用されるＰ１５Ｖ（パワー系）、圧縮機制御マイコン３５やその周辺回路の電源として使用されるＰ３.３Ｖ（パワー系）が挙げられる。これらは、インバータモジュール３４や圧縮機制御マイコン３５が商用電源と電気的に接続しているため、非絶縁の電源である。Ｐ１５Ｖ（パワー系）とＰ３.３Ｖ（パワー系）の基準電位（Ｐ０Ｖ）は、インバータモジュール３４を制御するためにコンバータ回路３３からの直流電圧の基準電位と同一としてあり、商用電源からは非絶縁の構成となる。
【0023】
スイッチング電源回路３６で降圧変換される電源としてはほかに、制御電源配線を介して制御基板３６に供給される１２Ｖ(制御系)がある。１２Ｖ(制御系)は、スイッチングトランスによって商用電源とは絶縁されている。１２Ｖ(制御系)は、制御電源配線を介して、制御基板２６と電気的に接続している。
図３中、１次側（非絶縁）の領域が商用電源（電源プラグ２０）と非絶縁の回路構成であり、２次側（絶縁）の領域が商用電源から絶縁されている回路構成である。
図３中、１次側（非絶縁）の領域が商用電源（電源プラグ２０）と非絶縁の回路構成であり、２次側（絶縁）の領域が商用電源から絶縁されている回路構成である。
【0024】
（ヒータ駆動）
パワー基板１７はさらに、各ヒータ２２－２５への電力供給をＯＮ－ＯＦＦするスイッチを有するヒータ駆動回路４０と、ヒータ駆動回路４０のスイッチ（例えば、フォトカプラやＳＳＲといった絶縁素子を使用できる。）を制御するヒータマイコン４１とを有している。ヒータ駆動回路４０には、好ましくはノイズフィルタ回路３２を通過した高圧電源が供給される。ヒータマイコン４１は、例えばフォトカプラを介して各スイッチのＯＮ－ＯＦＦ指令を出力する。この指令は、後述する庫内制御マイコン３９から通信線を介してヒータマイコン４１に入力される。
パワー基板１７はさらに、各ヒータ２２－２５への電力供給をＯＮ－ＯＦＦするスイッチを有するヒータ駆動回路４０と、ヒータ駆動回路４０のスイッチ（例えば、フォトカプラやＳＳＲといった絶縁素子を使用できる。）を制御するヒータマイコン４１とを有している。ヒータ駆動回路４０には、好ましくはノイズフィルタ回路３２を通過した高圧電源が供給される。ヒータマイコン４１は、例えばフォトカプラを介して各スイッチのＯＮ－ＯＦＦ指令を出力する。この指令は、後述する庫内制御マイコン３９から通信線を介してヒータマイコン４１に入力される。
【0025】
パワー基板１７から各ヒータ負荷２２－２５へヒータ負荷配線２１(図２中、破線)が配線される。ヒータ負荷としては、冷却器１３に付いた霜を除去するための除霜ヒータ２２、冷蔵室下部の温度調整を行う冷蔵室底面ヒータ２３、観音扉の間の冷気漏れ防止のために設けられた回転シキリへの露付きを防止するための回転シキリヒータ２４、野菜室６の温度調整を行うための野菜室ヒータ２５などが設けられている。
【0026】
（機械室１９側からの運転情報データ（制御ログ）の読出）
冷蔵庫１の各種センサの検知値、圧縮機の回転数やヒータのＯＮ－ＯＦＦ状態等の各時刻における運転情報データ（動作ログ）を冷蔵庫１のメモリに記憶させ、運転情報データを利用して工場出荷前に検査をしたり、家庭等への据付後のメンテナンスに利用したりすることがあり得る。メモリを有線接続で他機器に接続するには、メモリが配されている基板の読出コネクタ等と有線接続を確立する必要がある。
冷蔵庫１の各種センサの検知値、圧縮機の回転数やヒータのＯＮ－ＯＦＦ状態等の各時刻における運転情報データ（動作ログ）を冷蔵庫１のメモリに記憶させ、運転情報データを利用して工場出荷前に検査をしたり、家庭等への据付後のメンテナンスに利用したりすることがあり得る。メモリを有線接続で他機器に接続するには、メモリが配されている基板の読出コネクタ等と有線接続を確立する必要がある。
【0027】
ヒータマイコン４１は、パワー基板１７に配されたメモリ４２１と接続しており、庫内制御マイコン３９から受信した各温度センサ値等の運転情報データを一定期間分、メモリ４２１に保存する。パワー基板１７には、メモリ４２１にアクセスするための読出コネクタ４３１が設けられている。読出コネクタ４３１は商用電源から絶縁されている。
【0028】
メモリ４２１は読出コネクタ４３１を通じてパソコンなどの他機器にデータを出力する。工場出荷前の商用試験時には、運転情報データを利用して動作確認したり、不具合発生時の解析に使用したりし得るが、組立終えて工場出荷前の状態の冷蔵庫については、機械室１９から運転情報データにアクセス可能であると利便性が高い。
【0029】
読出コネクタ４３１を使用する作業者の感電防止やパソコンなどの他機器の地絡による故障防止のため、ヒータマイコン４１、メモリ４２１、読出コネクタ４３１は商用電源から絶縁された５Ｖ（制御系）電源によって動作する構成としている。後述の読出コネクタ４３も同様である。制御基板２６側にもメモリ４２と読出コネクタ４３が設けられているが、制御基板２６が配されている貯蔵室内、例えば着脱可能な背面パネル５３の背後の領域は、組立完了した出荷前の冷蔵庫１からのアクセスが機械室１９に比して煩雑になりやすい。
【0030】
このため、本実施形態ではパワー基板１７側にも読出コネクタ４３１があることで、組立が完了して制御基板２６へのアクセスがしにくい冷蔵庫１であっても、機械室１６を通じてアクセスできる。メモリ４２１は、出荷前の試験に用いる程度が通常であるから、記憶容量はそれほど不要であり、メモリ４２より小容量にすることができる。
【0031】
なお、メモリ４２１は必ずしもヒータマイコン４１に接続していなくてもよく、電源プラグ２０から電気的に絶縁しているその他のマイコンに接続していることができる。
【0032】
［制御基板２６の回路］
制御基板２６は、各センサやドアスイッチの検知値、操作基板を通じたユーザの操作データを取得し、これらセンシング情報に基づいて各ファンや照明、ダンパ等を制御する庫内制御マイコン３９を有する。庫内制御マイコン３９は、接地されていると好ましい。
制御基板２６は、各センサやドアスイッチの検知値、操作基板を通じたユーザの操作データを取得し、これらセンシング情報に基づいて各ファンや照明、ダンパ等を制御する庫内制御マイコン３９を有する。庫内制御マイコン３９は、接地されていると好ましい。
【0033】
（センサ等の駆動に用いる電源の生成）
制御基板２６は、パワー基板１７から供給される１２Ｖ（制御系)電源（第１直流電圧）を利用して、センサの駆動に用いられる５Ｖ（制御系）電源（第２直流電圧）を生成する。このため、制御基板２６は、１２Ｖ（制御系）電源をさらに降圧するためのＤＣ／ＤＣ変換回路３８を有する。ＤＣ／ＤＣ変換回路３８は、接地されていると好ましい。
制御基板２６は、パワー基板１７から供給される１２Ｖ（制御系)電源（第１直流電圧）を利用して、センサの駆動に用いられる５Ｖ（制御系）電源（第２直流電圧）を生成する。このため、制御基板２６は、１２Ｖ（制御系）電源をさらに降圧するためのＤＣ／ＤＣ変換回路３８を有する。ＤＣ／ＤＣ変換回路３８は、接地されていると好ましい。
【0034】
５Ｖ（制御系）は、庫内制御マイコン３９や各センサ、ドアスイッチ、庫内制御マイコン３９などの、低圧の検知信号や制御信号の授受を行う素子等の電源として用いられる。特に、センサの電源にノイズが重畳してしまうとセンサの検知精度が低下する。例えばアナログ電圧を利用して温度を検知する温度センサの検知信号にノイズが重畳すると、温度を誤検出してしまうことになる。本実施形態では、５Ｖ（制御系）の生成を制御基板２６側で行うことにより、インバータモジュール３４、圧縮機制御マイコン３５やスイッチング電源回路３６といった、高圧でノイズが比較的大きい構成から遠方で電源を生成できる。このため、センサの検知精度の低下を抑制できる。
【0035】
この点について詳述すると、ＤＣ／ＤＣ変換回路３８は、高効率化のためにＤＣ／ＤＣコンバータという高周波スイッチング動作にて出力電圧調整をするＩＣを使用する。ＤＣ／ＤＣコンバータは出力電圧を監視しながらスイッチング周期を調整することから、外来ノイズの影響が懸念される。ＤＣ／ＤＣ変換回路３８を制御基板２６側に搭載することにより、ノイズの大きいインバータモジュール３４やスイッチング電源回路３６から遠ざけ、外来ノイズの影響を低減できる。
【0036】
また、ＤＣ／ＤＣ変換回路３８は構成素子として、一般的には、前述の高周波スイッチング動作を行うためのＩＣや、電力エネルギーを蓄えるためにコイルを使用する場合が多く、それらから放射される高周波ノイズや漏れ磁束などが周辺部品や配線に重畳し、誤動作させてしまう場合がある。
図４は、本実施形態の制御基板２６の正面概略図である。ＤＣ／ＤＣ変換回路３８を制御基板２６の基板縁側に配している。また、制御基板２６に接続する配線８０がＤＣ／ＤＣ変換回路３８の鉛直上方向を通過しない構造としている。また、ＤＣ／ＤＣ変換回路３８の周辺でコネクタ８１との間に、制御系電源の接地パターン８２を設けて好ましくは囲むようにした。これにより、制御基板２６上の他制御素子や他配線パターンへノイズが重畳しづらい構成にできる。
図４は、本実施形態の制御基板２６の正面概略図である。ＤＣ／ＤＣ変換回路３８を制御基板２６の基板縁側に配している。また、制御基板２６に接続する配線８０がＤＣ／ＤＣ変換回路３８の鉛直上方向を通過しない構造としている。また、ＤＣ／ＤＣ変換回路３８の周辺でコネクタ８１との間に、制御系電源の接地パターン８２を設けて好ましくは囲むようにした。これにより、制御基板２６上の他制御素子や他配線パターンへノイズが重畳しづらい構成にできる。
【0037】
なお、冷凍室ファン１５や機械室ファン１９、庫内灯ＬＥＤ３１などは、パワー基板１７から供給される１２Ｖ（制御系）を利用して駆動する。庫内制御マイコン３９は、これら１２Ｖ系負荷を駆動する１２Ｖ系負荷駆動回路３７を有する。
【0038】
（貯蔵室側からの運転情報データ（制御ログ）の読出）
制御基板２６は、庫内制御マイコン３９が取得するセンサ検知値や、各ファン、照明、圧縮機１４の駆動状態のログを記憶するメモリ４２と、メモリ４２にアクセス自在とする読出コネクタ４３を有する。冷蔵庫の家庭等への据付後は、パワー基板１７の読出コネクタ４３１からのアクセスは、通常機械室１９が壁面に接しているため行いづらい。このため、据付後のメンテナンス時等のアクセス性を向上すべく、制御基板２６側にもメモリ４２と読出コネクタ４３とを設けている。
制御基板２６は、庫内制御マイコン３９が取得するセンサ検知値や、各ファン、照明、圧縮機１４の駆動状態のログを記憶するメモリ４２と、メモリ４２にアクセス自在とする読出コネクタ４３を有する。冷蔵庫の家庭等への据付後は、パワー基板１７の読出コネクタ４３１からのアクセスは、通常機械室１９が壁面に接しているため行いづらい。このため、据付後のメンテナンス時等のアクセス性を向上すべく、制御基板２６側にもメモリ４２と読出コネクタ４３とを設けている。
【0039】
本実施形態では、冷蔵庫１の背面側からアクセス可能な機械室１９内、及び正面側からアクセス可能な貯蔵室内それぞれに、読出コネクタを設けたが、家庭等でのメンテナンス時には機械室１９側からのアクセスが困難であることに鑑みれば、正面側からのアクセスを容易にする貯蔵室内に限らず、側面側に読出コネクタを設けてもよい。例えば、貯蔵室内の側壁に制御基板や読出コネクタを設けてもよい。
【0040】
（ヒータ２２－２５の駆動指令）
庫内制御マイコン３９は、各センサ(温度センサや湿度センサ)の検知値を利用して各ヒータ２２－２５の通電率を決定して、通信的に接続したヒータマイコン４１に各ヒータの通電率を送信する。ヒータマイコン４１は庫内制御マイコン３９からの指令の通りに、ヒータ駆動回路４０を駆動する。ヒータ駆動回路４０はデューティ比指令を受けて、商用電源に対する各ヒータの通電状態を切替える。
庫内制御マイコン３９は、各センサ(温度センサや湿度センサ)の検知値を利用して各ヒータ２２－２５の通電率を決定して、通信的に接続したヒータマイコン４１に各ヒータの通電率を送信する。ヒータマイコン４１は庫内制御マイコン３９からの指令の通りに、ヒータ駆動回路４０を駆動する。ヒータ駆動回路４０はデューティ比指令を受けて、商用電源に対する各ヒータの通電状態を切替える。
【0041】
２基板間を亘る配線数を低減する等の目的から、パワー基板１７にヒータマイコン４１を設け、ヒータマイコン４１の指令は庫内制御マイコン３９から行っている。このため、ヒータマイコン４１と庫内制御マイコン３９間の通信が、通信線の断線など何らかの理由でできなくなる虞がある。本実施形態では、ヒータマイコン４１が庫内制御マイコン３９との通信途絶を検知すると、ヒータの過度の温度上昇を防止するため、原則としてヒータの動作を停止、またはデューティ比を低下させる。但し、露が生じやすいヒータ、例えば回転仕切りヒータ２４については、デューティ比を所定以上、例えば５０％以上に維持する。
【0042】
［機械室レイアウト］
図５は本実施形態の機械室１６の内部の上面図である。
機械室１６には、商用電源１から非絶縁の圧縮機１４、商用電源１から絶縁して制御基板２６の庫内制御マイコン３９から制御される機械室ファン１９、圧縮機１４の例えば外殻に配されて圧縮機１４の温度情報を検知する圧縮機温度センサ９１、パワー基板１７、パワー基板１７近傍に配された基板温度センサ９２が設けられている。機械室ファン１９の一方側には圧縮機１４が、他方側にはパワー基板１７が配されている。機械室ファン１９は、図３に例示するように１２Ｖ系負荷駆動回路３７から電源供給されて駆動し、圧縮機１４やパワー基板１７、その周囲に空気流を生じさせて空冷する。
図５は本実施形態の機械室１６の内部の上面図である。
機械室１６には、商用電源１から非絶縁の圧縮機１４、商用電源１から絶縁して制御基板２６の庫内制御マイコン３９から制御される機械室ファン１９、圧縮機１４の例えば外殻に配されて圧縮機１４の温度情報を検知する圧縮機温度センサ９１、パワー基板１７、パワー基板１７近傍に配された基板温度センサ９２が設けられている。機械室ファン１９の一方側には圧縮機１４が、他方側にはパワー基板１７が配されている。機械室ファン１９は、図３に例示するように１２Ｖ系負荷駆動回路３７から電源供給されて駆動し、圧縮機１４やパワー基板１７、その周囲に空気流を生じさせて空冷する。
【0043】
［機械室ファン１９の異常時の制御］
制御基板２６は、庫内制御マイコン３９から１２Ｖ系負荷駆動回路３７へ信号を出力する１２Ｖ系負荷駆動回路９３、１２Ｖ系負荷駆動回路３７から１２Ｖ系負荷へ信号を出力する１２Ｖ系負荷駆動配線９５、機械室ファン１９の駆動状態(回転数パルス、電流、ホールセンサ情報等)をフィードバックする１２Ｖ系負荷駆動配線９６、１２Ｖ系負荷駆動回路９４を有する。
制御基板２６は、庫内制御マイコン３９から１２Ｖ系負荷駆動回路３７へ信号を出力する１２Ｖ系負荷駆動回路９３、１２Ｖ系負荷駆動回路３７から１２Ｖ系負荷へ信号を出力する１２Ｖ系負荷駆動配線９５、機械室ファン１９の駆動状態(回転数パルス、電流、ホールセンサ情報等)をフィードバックする１２Ｖ系負荷駆動配線９６、１２Ｖ系負荷駆動回路９４を有する。
【0044】
庫内制御マイコン３９が機械室ファン１９からフィードバック信号を検知できなくなった場合、たとえば回転数０および電流０がフィードバックされた場合、機械室ファン１９に異常が生じたと判定する。これは、例えば回路３７，９３，９４といった基板回路パターンや配線９５，９６が断線したりしていて、機械室ファン１９は正常に駆動しているがフィードバックを得られていないだけの場合の他、実際に機械室ファン１９が故障して駆動できていない場合が考えられる。前者の場合は圧縮機１４やパワー基板１７の冷却自体は行えているので、圧縮機１４の駆動を継続しても一応問題はない。後者の場合は圧縮機１４やパワー基板１７の冷却が行えていないので、圧縮機１４やパワー基板１７の温度状態を観察して適宜圧縮機１４の回転数を規制したり停止させたりする。パワー基板１７やその近傍に設けられているリアクタ１８やインバータモジュール３４は、圧縮機１４の回転数に応じて発熱量が変化するため、パワー基板１７が過熱してきた場合は圧縮機１４の回転数を抑えることが好ましい。
【0045】
機械室ファン１９の異常判定結果は、後述する制御フローのステップＳ１０１に用いる。なお、フィードバックが得られなくなった瞬間に異常と判定するのではなく、連続した所定回数に亘って得られなかった場合に判定してもよい。
【0046】
図６は圧縮機１４の回転数制御のフローチャートである。圧縮機温度センサ９１が高温である場合（ステップＳ１００，Ｙｅｓ）、圧縮機１４を停止させる（ステップＳ１０５）。圧縮機温度センサ９１が高温でない場合（ステップＳ１００，Ｎｏ）、機械室ファン１９が異常であり（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、かつ基板温度センサ９２が高温である（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）とき、圧縮機１４を停止させる（ステップＳ１０５）。一方、圧縮機温度センサ９１が高温でない場合（ステップＳ１００，Ｎｏ）、機械室ファン１９が異常であり（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、かつ基板温度センサ９２が高温でない（ステップＳ１０２，Ｎｏ）とき、圧縮機１４の回転数を制限して低くする（ステップＳ１０３，Ｓ１０６）。圧縮機温度センサ９１が高温でない場合（ステップＳ１００，Ｎｏ）、機械室ファン１９が異常でないとき（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、圧縮機１４を駆動しても問題はないと判断できるため、通常通り駆動させる（ステップＳ１０４，Ｓ１０６）。
【0047】
図７は圧縮機１４やパワー基板１７の高温判定の閾値の設定図である。圧縮機温度センサ９１や基板温度センサ９２の高温、非高温の判定には、ヒステリシス領域(不感帯領域)を設けてもよい。ヒステリシス領域は、非高温判定値と高温判定値を異なる値に設定し、これらを上下限とした数値範囲をいう。検知温度が高温判定値を超えたら、それ以降、検知温度が非高温判定値を下回るまで「高温」と判定する。また、検知温度が非高温判定値を下回ったら、それ以降、検知温度が高温判定値を上回るまで「非高温」と判定する。図７に例示する場合、自刻Ｔ１で検知温度が高温判定値を上回ったため、これ以降を高温と判定し、それ以前を非高温と判定している。
【符号の説明】
【0048】
１ 冷蔵庫
２ 冷蔵室
３ 製氷室
４ 上段冷凍室
５ 下段冷凍室
６ 野菜室
７ 冷蔵室ドアスイッチ
８ 冷蔵室左扉
９ 冷蔵室右扉
１０ 上ヒンジ
１１ 下ヒンジ
１３ 冷却器
１４ 圧縮機
１５ 冷凍室ファン
１６ 機械室
１７ パワー基板
１８ リアクタ
１９ 機械室ファン
２０ 電源プラグ
２１ ヒータ負荷配線(破線)
２２ 除霜ヒータ
２３ 冷蔵室底面ヒータ
２４ 回転シキリヒータ
２５ 野菜室ヒータ
２６ 制御基板
２７ 制御電源配線
２８ 冷凍室温度センサ
２９ 冷蔵室温度センサ
３０ 制御系負荷配線(点線)
３１ 庫内灯LED
３２ ノイズフィルタ回路
３３ コンバータ回路
３４ インバータモジュール
３５ 圧縮機マイコン
３６ スイッチング電源回路
３７ １２Ｖ系負荷駆動回路
３８ ＤＣ／ＤＣ変換回路
３９ 庫内制御マイコン
４０ ヒータ駆動回路
４１ ヒータマイコン
５０ 外箱
５１ 内箱
５２ 断熱材
５３ 背面パネル
９１ 圧縮機温度センサ
９２ 基板温度センサ
９３ １２Ｖ系負荷駆動回路(出力信号側)
９４ １２Ｖ系負荷駆動回路(入力信号側)
９５ １２Ｖ系負荷駆動配線(出力信号側)
９６ １２Ｖ系負荷駆動配線(入力信号側)
２ 冷蔵室
３ 製氷室
４ 上段冷凍室
５ 下段冷凍室
６ 野菜室
７ 冷蔵室ドアスイッチ
８ 冷蔵室左扉
９ 冷蔵室右扉
１０ 上ヒンジ
１１ 下ヒンジ
１３ 冷却器
１４ 圧縮機
１５ 冷凍室ファン
１６ 機械室
１７ パワー基板
１８ リアクタ
１９ 機械室ファン
２０ 電源プラグ
２１ ヒータ負荷配線(破線)
２２ 除霜ヒータ
２３ 冷蔵室底面ヒータ
２４ 回転シキリヒータ
２５ 野菜室ヒータ
２６ 制御基板
２７ 制御電源配線
２８ 冷凍室温度センサ
２９ 冷蔵室温度センサ
３０ 制御系負荷配線(点線)
３１ 庫内灯LED
３２ ノイズフィルタ回路
３３ コンバータ回路
３４ インバータモジュール
３５ 圧縮機マイコン
３６ スイッチング電源回路
３７ １２Ｖ系負荷駆動回路
３８ ＤＣ／ＤＣ変換回路
３９ 庫内制御マイコン
４０ ヒータ駆動回路
４１ ヒータマイコン
５０ 外箱
５１ 内箱
５２ 断熱材
５３ 背面パネル
９１ 圧縮機温度センサ
９２ 基板温度センサ
９３ １２Ｖ系負荷駆動回路(出力信号側)
９４ １２Ｖ系負荷駆動回路(入力信号側)
９５ １２Ｖ系負荷駆動配線(出力信号側)
９６ １２Ｖ系負荷駆動配線(入力信号側)
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】