JP2020124052A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】寒冷環境に配され得る電流検出抵抗による検出値を補償する。【解決手段】巻線を有するステッピングモータにより駆動され、冷気に晒され得る位置に配された電動ダンパと、電動ダンパ周囲の温度を検出する温度検出部と、直流電圧を出力する電源トランスと、直流電圧を変換して巻線に供給し、巻線の一端及び他端それぞれに電気的に接続する上下アームを備えるドライブ回路と、上下アームに属するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御装置と、ドライブ回路を流れる電流を検出する抵抗素子としての電流検出抵抗と、を備え、電流検出抵抗に流れる電流値と、温度検出部により検出した温度とから、巻線の断線及び短絡を区別して検知する冷蔵庫。【選択図】図２

Description

本発明は、冷蔵庫に関する。

冷蔵庫の各貯蔵室への冷気分配を制御するため、蒸発器から各貯蔵室までの間に電動ダンパを搭載することが広く行われている。特許文献１は、ドライブ回路１２とスイッチング電源トランス１１のグラウンド間にダイオード１４を設けている。電動ダンパはその近傍に配されるステッピングモータで駆動する。

特開２０１０−１７８４０１号公報

通常、電動ダンパは冷気の風路内に、ドライブ回路等を含む制御基板は風路外に位置する基板収納箱等に配される。このため、電動ダンパは氷点下の環境に晒され得る一方、ドライブ回路等は外気温に晒される。

特許文献１は、基板に配されたダイオード１４の順方向電圧（ＶＦ）−順方向電流（ＩＦ）特性を用いてドライブ回路電流を電圧ＶＦ値に基づいて検出している。巻線異常（断線）の発生を判定する電圧判定値は唯１つである（００２４）。ＶＦ−ＩＦ特性は通常対数関係にあり、例えば電流ＩＦが０．１Ａから０．２Ａと倍増しても、情報として取得可能な電圧値ＶＦは０．８Ｖから０．８６Ｖ程度と変化量が小さい。このため、電圧ＶＦが零から非零に変化するような断線検知は別段、例えばステッピングモータの巻線がレアショート等（以下、短絡という。）して結果２倍程度の電流ＩＦが流れたとしてもその検知は困難である。レアショートしても電圧ＶＦの変動は小さく、また、ダイオードの電圧ＶＦは温度依存性も大きいため、多少の変動だと電流ＩＦの変化によるものか温度変化によるものかの区別ができないためである。

このため特許文献１は、断線検知の判定に留まり、レアショートの検知は実質的にできない。

上記事情に鑑みてなされた本発明は、
巻線を有するステッピングモータにより駆動され、冷気に晒され得る位置に配された電動ダンパと、
前記電動ダンパ周囲の温度を検出する温度検出部と、
直流電圧を出力する電源トランスと、
前記直流電圧を変換して前記巻線に供給し、前記巻線の一端及び他端それぞれに電気的に接続する上下アームを備えるドライブ回路と、
前記上下アームに属するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御装置と、
前記ドライブ回路を流れる電流を検出する抵抗素子としての電流検出抵抗と、を備え、
前記電流検出抵抗に流れる電流値と、前記温度検出部により検出した温度とから、前記巻線の断線及び短絡を区別して検知する冷蔵庫。
である。

電動ダンパの外形図 制御基板と電動ダンパを電気的に接続させる配線の構成図

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。図１は、電動ダンパ２の外形図である。図２は、制御基板１と電動ダンパ２を電気的に接続させる配線の構成を示す図である。

電動ダンパ２は、冷蔵庫の冷気風路に設けられる部材であり、取り付けられたステッピングモータ３が回転することで動作するバッフル２１を有する。ステッピングモータ３は、冷気風路外の外気温環境下、例えば制御基板箱に配された制御基板１によって駆動される。ステッピングモータ３は２つの巻線を備えており、制御基板１から供給される巻線電流の方向を切り替えることによって、一定の方向に回転する。すなわち、電動ダンパ２は、例えば−３０℃の氷点下雰囲気に晒され得る環境に配置される。

制御基板１は、直流電圧を出力する電源トランス１１から電力を受けることができる。電源トランス１１に磁気的に接続するコイルは、一端が接地して他端に順方向ダイオードが配されている。ダイオードの負側にはたとえば１２Ｖの電源と、ドライブ回路１２の上アームそれぞれとが電気的に接続している。

制御基板１はさらに、パルス信号を生成する制御装置１３、パルス信号に従ってＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子ａ−ｇを有するドライブ回路１２、ドライブ回路１２に流れる電流を検出する電流検出抵抗１４、電動ダンパ２周囲の温度を検出するサーミスタ等から情報を取得する温度検出部１６を有する。ドライブ回路１２とグラウンドとの間に電流検出抵抗１４が直列に接続されている。

スイッチング素子ａ，ｃ，ｅ，ｇはそれぞれ上アームを形成し、これらにそれぞれしたアームを形成するスイッチング素子ｂ，ｄ，ｆ，ｇが直列接続している。これらをそれぞれ第１，２，３，４の上下アームと呼ぶ。各スイッチング素子ａ−ｈには還流ダイオードが並列接続している（不図示）。

ステッピングモータ３は、２つの巻線を有している。第１の巻線の端部Ａ，Ｂはそれぞれ第１，２の上下アームの上アームと下アームの間に接続している。第２の巻線の端部Ｃ，Ｄはそれぞれ第３，４の上下アームの上アームと下アームの間に接続している。

電源トランス１１から出力された直流電圧は、制御装置１３に従ってＯＮ／ＯＦＦするドライブ回路１２によって第１，２巻線に流れる電流に変換される。

例えば制御装置１３の出力信号よりスイッチａ，ｄをオンすると、第１の巻線の端部Ａから端部Ｂに向かって電流が流れる。スイッチｅ，ｈをオンすると、第２の巻線の端部Ｃから端部Ｄに向かって電流が流れる。一方でスイッチａ，ｄがオフされると第１の巻線にチャージされていたエネルギーが放電され、素子ａ、電源を通ってグラウンド、抵抗１４、素子ｄの還流ダイオードの閉ループに放出される。この際、抵抗１４をダイオードとすると逆方向に電流が流れようとするためループ電圧が高まるため、別途電流を逃がす経路を設置する必要性が出てくる。このため、抵抗１４は本実施例のように抵抗素子が好ましい。

このように、制御装置１３からの信号を順番に出力することにより、電流を流す巻線を変更したり電流の向きを変更したりできる。なお、電動ダンパ２を駆動すると電流検出抵抗１４に電流が流れ、電圧値が発生する。一例として、ステッピングモータ３の巻線に流れる電流が０．１Ａ、電流検出抵抗が２Ωの場合、オームの法則から０．２Ｖが生じる。よって、制御装置１３で電圧を観測することにより、電動ダンパ２の巻線に流れる電流を検出可能となる。

さて、例えばドライブ回路１２のスイッチａ，ｄをオンしたにも拘らず電流検出抵抗１４が電流を検出しない場合、ドライブ回路１２とモータ３とが電気的に接続されていない、すなわち第１の巻線が断線していると推定できる。

また、巻線異常としては断線の他、巻線がショートして電流が過大に流れるレアショートが知られている。レアショートして第１の巻線の抵抗値が急減して抵抗１４に流れる電流値が例えば２倍になった場合、抵抗１４は抵抗素子であるから検出される電圧も２倍となる。ダイオードのような非線形特性素子よりもその検知が容易である。

また、巻線抵抗は巻線温度で変動する温度依存性があるため、レアショートの発生を判定する判定値は固定とせず、巻線周囲温度で補正することが望ましい。電動ダンパ２が例えば冷蔵庫に配される場合、冷蔵庫の工場出荷検査時やユーザの初回通電時は、冷蔵庫内部(電動ダンパ２が配される冷気風路)が冷えていないため、巻線周囲温度は外気温に近似するのに対し、冷蔵庫の駆動開始後は例えば−３０度程度の例えば断続的に供給される冷気により冷やされる。そのため、巻線レアショート等の異常を検出するには温度検出部１６による巻線周囲温度で、巻線抵抗の温度による変化値を算出し、例えば正常時に流れるべき電流値の変化分だけ、電流の判定値を補正することが望ましい。

本実施例によれば、例えば抵抗１４への電流有無を判定する（電流又は電圧＝０を判定値とする）ことで断線検知ができ、抵抗１４への電流値を例えばオーム則により電圧に変換し、第１，２の巻線周囲の温度で補正される判定値と比較することで短絡検知ができる。

なお、温度検出素子１６は専用に設けるのが望ましいが、冷蔵庫の熱交換器であるエバポレータ等に取り付けられた温度検出素子の値から、冷気温度を近似的に推定してもよい。

１…制御基板、２…電動ダンパ、３…ステッピングモータ、１１…電源トランス、１２…ドライブ回路、１３…制御装置、１４…電流検出抵抗、１６…温度検出素子

Claims (1)

1. 巻線を有するステッピングモータにより駆動され、冷気に晒され得る位置に配された電動ダンパと、
   前記電動ダンパ周囲の温度を検出する温度検出部と、
   直流電圧を出力する電源トランスと、
   前記直流電圧を変換して前記巻線に供給し、前記巻線の一端及び他端それぞれに電気的に接続する上下アームを備えるドライブ回路と、
   前記上下アームに属するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御装置と、
   前記ドライブ回路を流れる電流を検出する抵抗素子としての電流検出抵抗と、を備え、
   前記電流検出抵抗に流れる電流値と、前記温度検出部により検出した温度とから、前記巻線の断線及び短絡を区別して検知する冷蔵庫。

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