JP4718363B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、制御基板からの制御信号によって制御される圧縮機やダンパー等の制御機器を有する冷蔵庫に係わり、特に、制御機器や制御基板の故障診断技術に関する。

圧縮機やダンパー等の制御機器をもつ冷蔵庫において、いずれかの制御機器に故障が生じた場合、サービスマンが制御機器単体の確認をすると共に運転中に制御基板から制御機器に出力される制御信号を確認して故障箇所の調査を行い、必要に応じて制御機器の交換を行うことがなされている。

このような制御機器の故障探知の従来技術として、例えば、特許文献１に示されるように、制御基板に信号を送受信できる操作パネルからの入力信号によって制御機器を独立させて駆動させ、冷蔵庫の冷却状態を検知することにより制御機器の異常を判断する方法等が知られている。
特開２００４−１０１０６８号公報

上記の特許文献１に示されるような従来技術では、制御基板に信号を送受信できる操作パネルからの入力信号によって冷蔵庫内の制御機器を独立させて駆動させ、その後冷蔵庫を運転冷却し一定時間経過後の冷蔵庫の冷却状態を検知することにより、制御機器の異常を判断している。

しかしながら、特許文献１には、制御機器と制御信号を出力する制御基板の異常を具体的に区別する方法が示されていない。例えば、冷気調節ダンパが正常に動作していないと判断された場合、異常の要因としては、主に冷気調節ダンパが故障しているか又は冷気調節ダンパを駆動している冷蔵庫制御基板自体が故障していることも考えられるが、どちらが故障かは特定できないため、どのように対応してよいか分からず、最悪時には両方とも交換しなければならなくなる。

また、一連の故障診断を終了した後、万が一アクチュエータ操作モードの解除を忘れた場合、つまり冷蔵庫の通常動作状態に戻さなかった場合、冷蔵庫が冷えないという課題が生じる。

一方、サービスマンが故障発生場所で故障元の特定を行う際、テスター等の携帯型簡易測定機の利用が一般的である。しかしながら、近年の冷蔵庫は制御機器の制御が年々複雑化しており、圧縮機のインバータ制御化やステッピングモーターによるダンパー駆動等、制御信号のパルス出力時間が数マイクロ秒や数ミリ秒と高速である。そのため、制御基板内の回路故障か制御機器の故障かの判別を行うために各制御信号を確認するには、テスター等の携帯型簡易測定機では非常に困難である。故障箇所が明確に診断出来ない場合、冷蔵庫本体もしくは制御基板と制御機器共に故障の可能性のある周辺部品を全て交換して対策する必要があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決するために、診断モードを設けて携帯型簡易測定器でも測定可能な信号を用いることで、故障箇所の診断が容易であって、故障箇所を特定をすることができる冷蔵庫を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
制御基板と、前記制御基板から出力される制御信号により制御される圧縮機、ダンパー、アイスメーカ等の制御機器と、を備えた冷蔵庫において、冷蔵庫の通常動作モードと冷蔵庫の故障診断モードとを切り替えるモード切替手段を有し、前記モード切替手段により切り替えられた故障診断モードで、前記制御信号は、前記通常動作モード時に前記制御機器を制御する第１の制御信号に代えて、テスタを一例とする携帯型簡易測定器で測定可能な第２の制御信号に切り替えられ、電源投入後電源がオフされるまでの間であって、且つ前記故障診断モード開始後の所定時間経過後に前記通常動作モードに移行し、さらに、電源投入後電源がオフされるまでの間に一度でも前記故障診断モードが行われたかどうかを判定する診断モードフラグを備え、前記移行した通常動作モードにおいて前記診断モードフラグを判定し、当該判定で診断モードであると判定されれば前記通常動作モードがそのまま継続される構成とする。

また、制御基板と、前記制御基板から出力される制御信号により制御される制御機器とを備えた冷蔵庫において、冷蔵庫の通常動作モードと冷蔵庫の故障診断モードとを切り替えるモード切替手段を有し、前記モード切替手段により切り替えられた故障診断モードで、前記制御信号は、前記通常動作モード時に前記制御機器を制御する制御信号に代えて、前記制御信号よりも周期の長い信号を出力して、電源投入後電源がオフされるまでの間であって、且つ前記故障診断モード開始後の所定時間経過後に前記通常動作モードに移行し、さらに、電源投入後電源がオフされるまでの間に一度でも前記故障診断モードが行われたかどうかを判定する診断モードフラグを備え、前記移行した通常動作モードにおいて前記診断モードフラグを判定し、当該判定で診断モードであると判定されれば前記通常動作モードがそのまま継続される構成とする。

本発明によると、制御基板から制御機器へ出力される信号を通常動作モードとは異なり、テスター等の携帯型簡易測定機等でも十分測定可能な信号とすることで、出力毎の信号を確認可能となり、故障発生場所でサービスマンが冷蔵庫の故障箇所を診断する際に診断が容易で、かつ故障箇所の特定ができるようになる。

また、診断モード時の所定時間中は冷蔵庫通常運転中の制御機器動作（例、ダンパの開・閉動作）タイミングや動作時間（例、図３の４ｍｓ）に縛られることなく測定することができるため、通常動作モード時に比べサービスマンが冷蔵庫の故障箇所を診断する際に診断が容易になるとともに、所定時間後は自動的に通常動作モードに移行するため、故障診断後に診断モードのままで冷蔵庫が冷えなくなることを防止できる。

また、冷蔵庫の故障箇所を容易に診断できるようになることで、故障原因を明確に診断することが可能となり、かつ故障元のみの部品交換とすることで故障修理に掛かる費用の低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫における故障診断技術について、図１〜図７を参照しながら以下説明する。図１は本発明の実施形態に係る冷蔵庫における故障診断対象を示す各種制御機器の設置状況を示す縦断面図である。図２は本実施形態に係る冷蔵庫における制御基板並びに該制御基板により制御される制御機器の構成を示す図である。図３は本実施形態に係る冷蔵庫における通常動作モード時の温度調節用ダンパーへの制御信号を示す図である。図４は本実施形態に係る冷蔵庫における診断モード時の温度調節用ダンパーへの制御信号を示す図である。図５は本実施形態に関する通常動作モードと診断モードを切り替える切替手段の一の構成例を示す図である。図６は本実施形態に関する通常動作モードと診断モードを切り替える切替手段の他の構成例を示す図である。図７は本実施形態に関する通常動作モードと診断モードを切り替える切替判定方法を示す図である。

図１は冷蔵庫の縦断面図であり、１は冷蔵庫の筐体を示しており、１ａは冷蔵室、１ｂは野菜室、１ｃは冷凍室を示す。冷蔵庫１の内部には、圧縮機３と、冷却器７の冷気を循環させるための庫内冷却送風機４と、冷気通風経路８を介して冷蔵室１ａや野菜室１ｂの温度を制御するための温度調節用ダンパー５と、アイスメーカー６等の制御機器、及び各制御機器を制御するための制御基板２が設置されている。ここで、図２を参照すると、温度調節用ダンパー５内には２相励磁形ステッピングモーターであるダンパーモーター５ａが、アイスメーカー６内にはアイスメーカーモーター６ａが、圧縮機３内には３相ブラシレスモーターである圧縮機用モーター３ａが、駆動モーターとしてそれぞれ内蔵されている。

次に、制御機器各種と、制御機器各種の制御を行う制御基板２の制御ブロック図を図２に示す。１５はアイスメーカーモーター６ａを駆動するアイスメーカー駆動ＩＣ、１２はダンパーモーター５ａを駆動するダンパー駆動ＩＣ、１６は圧縮機モーター３ａを駆動するインバータパワーモジュール、１０は各駆動回路に制御信号を出力するマイコンである。また、１３は、マイコン１０内のプログラムにおける、冷蔵庫を通常通り運転・冷却するための通常動作モードと故障診断を行うための診断モードを切り替えるための切替手段である（具体的な方法については後述）。

次に、具体的な制御方法について、ダンパーモーター５ａの制御方法を例に説明する。まず、通常動作モードについて説明する。ダンパーモーター５ａは２相励磁形ステッピングモーターでＡ相巻線とＢ相巻線があり、それぞれの巻線端子をそれぞれφＡ，反φＡ，φＢ，反φＢとする。ダンパー駆動ＩＣ１２は、マイコン１０より２本のパルス信号入力１１（信号ＩＮＡ，信号ＩＮＢ）を受け、４本のパルス信号出力１７に変換して出力する。パルス信号入力１１とパルス信号出力１７の詳細について図３に示す。

図３において、１ステップ当たりの信号時間をＴ１（＝４ｍｓ）とし、信号ＩＮＡ，信号ＩＮＢともに（Ｔ１×２）時間毎（＝８ｍｓ）に出力「Ｈ」「Ｌ」を切り替えるとともに信号ＩＮＡ，信号ＩＮＢ同士はＴ１時間ずらす。これに応じてパルス出力信号１７がφＡ，反φＡ，φＢ，反φＢ各巻線端子に出力され、Ａ相巻線とＢ相巻線に通電される。また、ステップ１〜４を１周期として、ステップ１→２→３→４→１→・・・と繰り返すことによりダンパーモーター５ａが回転する。なお、ステップ４→３→２→１→４→・・・のように逆に信号を繰り返すとダンパーモーター５ａは逆に回転する。

温度調節用ダンパー５としては、４６２周期分（約７．４秒）繰り返すことにより温度調節用ダンパー５内のバッフル（図示しない回動板であり、開と閉の二動作をするもの、開と閉で逆回転させる）を開閉することができ、これにより冷蔵室１ａ及び野菜室１ｂへの風量が調節可能となる。

さてここで、顧客先で温度調節用ダンパー５に関連する部分で故障が発生した場合、サービスマンが現地に赴き故障診断を行うが、診断を行う場合、携帯型テスター等で制御基板２からの制御信号が正常に温度調節用ダンパー５に出力されているか否かを確認する必要がある。

しかし前述の通り、１本の信号の１ステップ当たりの時間Ｔ１は４ｍｓと非常に短く、周波数応答の良くない携帯型テスターで出力信号を正確に確認することは非常に困難である。そこで、切替手段１３により通常動作モードから診断モードに切り替えて故障診断を行う。

図４に診断モードにおけるパルス信号入力１１及びパルス信号出力１７の内容を示す。Ｔ１時間を、通常動作モードの４ｍｓから診断モードでは５秒にすることで、ダンパーモーター５ａ各相への出力（パルス信号出力１７）が行われているか否か、携帯型テスターでも十分確認することができる。これにより、制御信号が出力されていない相が判別できる等、詳細な故障原因が容易に判明することが可能となり、短時間での故障元判定が可能となる。例えば診断モードにおいて、パルス信号であるはずのφＡ端子への信号に変化が見られないと分かれば、制御基板２が故障元であると特定できる。

また、温度調節用ダンパー５の通常動作モード時１回の駆動時間Ｔ２は、図３に示す通り約７．４秒のみである。通常動作モード状態で仮にパルス信号出力１７の正確な判別ができたとしても、約７．４秒のみの駆動時間では故障確認を行うには不十分である。そこで、図４に示すように診断モードではステップ１〜４の周期を繰り返し続けることにより、サービスマンは任意のタイミングで故障診断を行うことが可能となる。

他の制御機器である、圧縮機モーター３ａやアイスメーカーモーター６ａも同様である。圧縮機モーター３ａをインバータ制御する場合ＰＷＭ制御を用いるのが一般的であるが、そのキャリア周波数は冷蔵庫では数ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ程度が一般的である。つまり制御信号の１周期の時間は５０μｓ〜数百μｓであり、ダンパーモーター５ａ用の制御信号よりもさらに短い時間となる。当然ながらこの圧縮機モーター３ａ用の制御信号を携帯型テスターで正確に確認することは困難である。やはりそこで診断モードで制御信号を携帯型テスターで十分測定可能な周期で出力するようにすれば容易に故障診断が可能となる。

次に、通常動作モードから診断モードに切替える切替手段１３の方式について、図５と図６を用いて説明する。

図５は制御基板２上にジャンパー線１３ａを搭載することにより、ジャンパー線１３ａの接続・未接続（切断）によりマイコン１０への入力信号を切替えることで通常動作モードと診断モードの切替え可能としたものである。例えば、ジャンパー線１３ａが接続状態の場合にはマイコン１０の切替判定入力は０Ｖ、つまり「Ｌ」信号となり、この場合は通常動作モードとする。サービスマンが故障診断を行う際、ジャンパー線１３ａをニッパー等で切断すれば切替判定入力は５Ｖ、つまり「Ｈ」信号となり、この場合は診断モードとする。

図６に示す例では制御基板２上に接続用コネクタ１４を搭載しておき、接続用コネクタ１４にコネクタ端子間を短絡可能な接続用基板１３ｂを接続することにより、マイコン１０の切替判定入力への信号を変化させるようにし、信号状態により通常動作モードと診断モードの切替えを可能にする。図５に示した例では、ジャンパー線１３ａを切断した後、通常動作モードに戻すにはジャンパー線１３ａを半田付けする等して再接続する必要があるが、図６の例では接続用基板１３ｂの着脱のみで済むため簡単となる。図６においては、接続用基板１３ｂを取り外すと診断モードとなり、診断終了後に再接続すると通常動作モードとなる。

図７は、マイコン１０内のプログラムにおける、通常動作モードと診断モードの切り替え判定方法のフローチャートである。図７は、冷蔵庫を設置して電源を投入してからの通常動作モードと診断モードの切り替え判定を示すフローであるが、冷蔵庫設置後における故障によって故障診断する際にも当然のことながら適用されるフローであって、このときのサービスマンによる診断において冷蔵庫電源を一旦オフして再投入することを前提とするものである。

図７において、電源投入後、まずｓｔｅｐ１にて診断モードフラグ及び２０分カウント（２０分は診断時間）を０クリアする。次にｓｔｅｐ２で切替手段１３によるモード判定を行い、通常動作モードの場合はｓｔｅｐ３に進み通常動作モードで動作させる。

ｓｔｅｐ２で診断モードと判断された場合はｓｔｅｐ５に進み診断モードフラグを１にセットするとともに２０分カウントを開始し、ｓｔｅｐ６にて診断モードで動作させる。その後ｓｔｅｐ７で２０分間経過したかどうかを判定し２０分未満の場合はそのまま診断モードを継続し、２０分経過した場合はｓｔｅｐ３に進み通常動作モードに移行する（図６に示す接続用基板１３ｂのオンオフや図５に示すジャンパー線のカットアンカットにかかわらず）。ｓｔｅｐ４では診断モードフラグの状態を判定する（例えば、図６の接続用基板１３ｂのオンオフを随時みている）。

診断モードフラグとは、電源投入後電源がオフされるまでの間に一度でも診断モードが行われたかどうかを判定するためのものであり、ｓｔｅｐ４で診断モードフラグ＝１、つまり診断モードが行われていた場合にはｓｔｅｐ３に戻ることにより通常動作モードが継続される。ｓｔｅｐ４で診断モードフラグ＝０と判定された場合にはｓｔｅｐ２に戻る。換言すると、故障診断後にサービスマンが、例えば図６の接続用基板を再接続することを忘れた場合にも（再接続で通常動作モードの態様）、所定時間（例えば２０分）経過すれば通常動作モードに切り替わるものである。

以上、上述した方法により、サービスマンが冷蔵庫の故障箇所を診断する際に、携帯型テスター等でも十分に診断ができ、かつ故障元を特定することができる。これにより故障元のみの部品交換とすることで故障修理に掛かる費用の低減を図ることができる。さらに診断モードにて故障診断を行った後、通常動作モードに戻し忘れた場合でも所定時間後に自動的に通常動作モードに切り替わるため、冷蔵庫が冷えなくなることを防止できる。

敷衍して説明すると、本発明の実施形態は、次のような課題を解決するために以下のような構成を備えることを特徴とするものである。すなわち、圧縮機やステッピングモーターを用いた庫内温度調節用ダンパーなどの制御機器においては、制御基板からの信号出力が１パルス出力信号あたりの時間が数ミリ秒等と短いため、テスター等の携帯型簡易測定機では出力信号の診断が困難であり、また、制御機器の動作時間は限られていて制御基板からの制御信号出力時間が限られているため、庫内温度調節用ダンパーのように１回の動作時間が短い時間で制御される制御機器の故障診断が困難であった。また、故障箇所の診断が明確に出来ない場合、冷蔵庫本体もしくは制御基板と制御機器共に故障の可能性のある関連部品を全て交換して対策する必要があった。

そこで、制御基板と、前記制御基板から出力される制御信号により制御される圧縮機やダンパー等の制御機器を備えた冷蔵庫において、通常動作モードと診断モードを有し、前記通常動作モードと前記診断モードを切替える切替手段を有し、診断モードでは前記制御信号はパルス信号（一定時間の保持信号でも良い）とし、かつパルス信号の場合にはテスター等の携帯型簡易測定機で十分測定可能な程度の時間間隔でパルスを切り替えるようにする（図４の例では５秒）。また、診断モードにおいて、診断モード開始後、所定時間経過後は通常動作モードに移行する（診断モード用の制御信号をオフにして元に復帰させる）ようにしたものである。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫における故障診断対象を示す各種制御機器の設置状況を示す縦断面図である。 本実施形態に係る冷蔵庫における制御基板並びに該制御基板により制御される制御機器の構成を示す図である。 本実施形態に係る冷蔵庫における通常動作モード時の温度調節用ダンパーへの制御信号を示す図である。 本実施形態に係る冷蔵庫における診断モード時の温度調節用ダンパーへの制御信号を示す図である。 本実施形態に関する通常動作モードと診断モードを切り替える切替手段の一の構成例を示す図である。 本実施形態に関する通常動作モードと診断モードを切り替える切替手段の他の構成例を示す図である。 本実施形態に関する通常動作モードと診断モードを切り替える切替判定方法を示す図である。

符号の説明

１ 冷蔵庫
２ 制御基板
３ 圧縮機
４ 庫内冷却送風機
５ 温度調節用ダンパー
６ アイスメーカー
７ 冷却器
８ 冷気通風経路
１０ マイコン
１１ パルス信号入力
１２ ダンパー駆動ＩＣ
１３ 切替手段
１４ 接続用コネクタ
１５ アイスメーカー駆動ＩＣ
１６ インバータパワーモジュール
１７ パルス信号出力

Claims (4)

1. 制御基板と、前記制御基板から出力される制御信号により制御される圧縮機、ダンパー、アイスメーカ等の制御機器と、を備えた冷蔵庫において、
   冷蔵庫の通常動作モードと冷蔵庫の故障診断モードとを切り替えるモード切替手段を有し、
   前記モード切替手段により切り替えられた故障診断モードで、前記制御信号は、前記通常動作モード時に前記制御機器を制御する第１の制御信号に代えて、テスタを一例とする携帯型簡易測定器で測定可能な第２の制御信号に切り替えられ、
   電源投入後電源がオフされるまでの間であって、且つ前記故障診断モード開始後の所定時間経過後に前記通常動作モードに移行し、
   さらに、電源投入後電源がオフされるまでの間に一度でも前記故障診断モードが行われたかどうかを判定する診断モードフラグを備え、
   前記移行した通常動作モードにおいて前記診断モードフラグを判定し、当該判定で診断モードであると判定されれば前記通常動作モードがそのまま継続される
   ことを特徴とする冷蔵庫。
2. 制御基板と、前記制御基板から出力される制御信号により制御される制御機器とを備えた冷蔵庫において、
   冷蔵庫の通常動作モードと冷蔵庫の故障診断モードとを切り替えるモード切替手段を有し、
   前記モード切替手段により切り替えられた故障診断モードで、前記制御信号は、前記通常動作モード時に前記制御機器を制御する制御信号に代えて、前記制御信号よりも周期の長い信号を出力して、
   電源投入後電源がオフされるまでの間であって、且つ前記故障診断モード開始後の所定時間経過後に前記通常動作モードに移行し、
   さらに、電源投入後電源がオフされるまでの間に一度でも前記故障診断モードが行われたかどうかを判定する診断モードフラグを備え、
   前記移行した通常動作モードにおいて前記診断モードフラグを判定し、当該判定で診断モードであると判定されれば前記通常動作モードがそのまま継続される
   ことを特徴とする冷蔵庫。
3. 請求項１において、
   前記制御信号は、パルス信号であって、前記故障診断モード時に前記携帯型簡易測定器で測定可能な程度の時間間隔をもつパルス信号に切り替えられる
   ことを特徴とする冷蔵庫。
4. 請求項３において、
   前記故障診断モード時に前記切り替えられたパルス信号を用いることによって、前記制御基板及び／又はいずれかの制御機器の故障を特定する
   ことを特徴とする冷蔵庫。

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