JP4384191B2 - 冷蔵庫 - Google Patents
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Description
図1は本発明による冷蔵庫の斜視図であり、図2は縦断面図である。図1および図2において、冷蔵庫本体1は複数の収納室に分割されており、最上部は冷蔵室2となっていてその扉は一例としては左右両側に開く所謂フレンチドアとなっている。冷蔵室2の下側は左右に分割された収納室となっており、例えばその一方は機能切り替え室3となっており、もう一方は図示しない自動製氷装置によって製作された氷を蓄積して取り出す製氷室4となっている。
以下、冷凍室5を例に扉駆動装置について説明する。
16に対してスライドレール11の移動方向に力を加えて冷凍室5を開閉する構成である。駆動機構15と連結板16の詳細な構成と機能については後述する。冷凍室5の正面側にはドア検知17が設けられており、冷凍室5が閉じられていること、あるいは冷凍室5の開き量が例えば30mm程度の所定量(後述する、閉じ駆動量である開き量35)以内であるか否かを検出して、後述する制御回路にその信号を送る。
次に、駆動機構15と連結板16とを備えた扉駆動装置10の構成について、図3から図5を用いて詳細に説明する。ここで、扉駆動装置10は冷凍室5に設けられているものとして以下、説明するが、野菜室6についても同様である。
次に、本発明による扉駆動装置10により冷凍室扉5を開く際の動作の詳細について図6を用いて説明する。図6は本発明による扉駆動装置10が冷凍室5を開放する際の動作を示す図であり、(a)が図3と同様に冷凍室5が閉じられている状態を示しており、
(b)(c)(d)(e)の順に動作することで冷凍室5を開放する動作を示している。回転板19は駆動軸18のまわりに回転自在であり、連結板16は図示左右方向に移動自在に支持されており、かつ連結板16は冷凍室5に備えられているので、連結板16の左方向への動きが冷凍室5の開き動作を示している。ここで、冷凍室5が閉じられている状態における連結板16の図示左端の位置を示す基準線を引き込み位置34として表す。
20bが第二の受け面21bと接し、第一の駆動ピン20aは第一の受け面21aからは離反する。すなわち、第二の駆動ピン20bは駆動軸18から図3に示した距離r2の位置にあり、かつr2>r1となるようにしていて第一の駆動ピン20aよりも第二の駆動ピン20bの方が回転中心である駆動軸18からの距離が離れているので回転の周速が速い。そのため、第二の駆動ピン20bが第二の受け面21bと当接した後は、第一の駆動ピン20aは第一の受け面21aからは離反するのである。この状態において、第二の駆動ピン20bは第二の受け面21bに接して、矢印23bの力を与える。このとき、第二の駆動ピン20bは駆動軸18から図3に示した距離r2の位置にあるので、第二の駆動ピン20bから第二の受け面21bを介して連結板16に伝えられる力は、駆動軸18に加わるトルクをTとすれば、T/r2となる。この力は図6(b)の状態で矢印23aの方向に第一の駆動ピン20aにより連結板16に加わる力よりも小なのであるが、マグネットパッキンは既に引き剥がされているので、このときに加わる力はクローザ13による引込力と、冷凍室5の自重および収納された食品の質量をさらに加速する力の合力よりも大なるように設定すればよく、連結板16は冷凍室5とともにさらに図示左方向に移動して、冷凍室5の開き動作を継続する。
20cが第三の受け面21cと接し、第二の駆動ピン20bは第二の受け面21bからは離反する。
20cは第三の受け面21cに接して、矢印23cの力を与える。このとき、第三の駆動ピン
20cは駆動軸18から図3に示した距離r3の位置にあるので、第三の駆動ピン20cから第三の受け面21cを介して連結板16に伝えられる力は、駆動軸18に加わるトルクをTとすれば、T/r3となる。
16に加わる力よりもさらに小なのであるが、冷凍室5は既に開き動作を行っていて矢印23cの方向に移動しているので、冷凍室5は容器と収納された食品も含めた自重と速度に応じた運動量をもっており、その運動量と第三の駆動ピン20cから連結板16の第三の受け面21cに伝達される力とによってクローザ13による引っ張り力に抗して開き動作をさらに継続することができる。
20cは第三の受け面21cからほぼ離反する状態を示している。図6(a)の状態から図6(e)の状態に至るまでの連結板16の移動量33の範囲が、連結板16が駆動ピン20から力を受ける範囲である開き駆動範囲、ということになる。ここで、この連結板
16の移動量33はクローザ13による引込量である閉じ付勢範囲よりも大なるように設定すると好適である。すなわち、閉じ付勢範囲であるクローザによる引き込みストロークが40mmであって連結板16の移動量33が50mmであるとすれば、図6(e)に示した位置で連結板16が停止、すなわち冷凍室5が停止したとしても、クローザ13によって開いたばかりの冷凍室5が閉じられることがないためである。ただし、図6(e)の状態よりも冷凍室5が開放されて連結板16が図示左方に移動すると、連結板16は駆動ピン20からの駆動力は受けないのであるが、冷凍室5は矢印23d方向への速度を持っているので、スライドレール11のもつ摩擦負荷によって徐々に減速して停止するまでは、開き動作を継続する。このように動作するので、冷凍室5の開き量は連結板16の移動量33よりも大きくなる。
20aよりも遠方に設けられた第二の駆動ピン20bが連結板16を押し出して中程度の速度で中程度の力を出して駆動することでクローザ13の引込力に抗して開き動作を継続して冷凍室5を加速し、さらに引き続いて第二の駆動ピン20bよりも駆動軸18から遠方に設けられた第三の駆動ピン20cが連結板16を押し出して、力は小さいが高速で駆動することによって冷凍室5をさらに加速することができるので、冷凍室5の開き動作を確実に行うのに都合が良い。
本発明の扉開閉機構により、冷凍室5の扉5aを開く際の開き量について説明する。
E=(m×V^2)/2 (式1)
である。
F=μ×m×g (式2)
となる。摩擦力により消費されるエネルギE2は摩擦力Fと摩擦を受けながら移動した距離Lすなわち惰性開き量74との積に当たるので、
E2=L×F=L×μ×m×g (式3)
ここで、元々冷凍室が持っていた運動エネルギが、停止するまでにすべて摩擦によって消費されたとすればE=E2だから、
(m×V^2)/2=L×μ×m×g (式4)
両辺をmで割って
(V^2)/2=L×μ×g (式5)
ゆえに、惰性開き量74(すなわちL)は(式5)を変形して
L=(V^2)/(2×μ×g) (式6)
として表される。すなわち式6により、惰性開き量74(すなわちL)は冷凍室扉5aの質量mには無関係であり、スライドレールの摩擦係数μと移動量33時点での速度V、すなわち駆動ピン20と押し面21とが離反して、回転板19から連結板16に伝達される開き方向の駆動力がなくなって惰性で開き始める時点での速度のみに依存することがわかる。
冷凍室5が移動量33だけ開いて惰性により移動する際の速度Vは、図6(e)により説明したように、第三の駆動ピン20cが開き方向23dの方向に移動する速度なので、回転板19の回転速度に比例し、かつ第三の駆動ピン21cと第三の押し面21cとの接点75cと駆動軸18の回転中心との距離である回転半径rとに比例する。ここで、図6(d)から図6(e)にて示すように、接点75c(図6(e)においては75d)の位置は、回転中心である駆動軸18を基準にしたときに開き方向23に対してはほぼ直交している方向である、図示上方に位置するために、連結板16が開き方向23へ移動する速度は第三の駆動ピン20cが駆動軸18のまわりに回転する際の円周方向への速度である周速に略等しくなる。
冷凍室5を閉じた場合に、何らかの理由でマグネットパッキン14が吸着されるまで冷凍室5が閉じずに、マグネットパッキン14と冷蔵庫本体1との間に隙間ができる、所謂半ドア状態になることがある。このように半ドア状態になった際の扉駆動装置10の動作について、図7を用いて説明する。
(a)は冷凍室5が閉鎖されていなくて、連結板16の図示左端が引込位置34よりも、閉じ動作を行うことが可能となる閉じ駆動範囲である開き量35だけ移動した状態にあることを示している。冷凍室5にはクローザ13が設けられているものとすれば、通常はクローザ13の生じる引き込み力によって冷凍室は引き込まれて閉じられるのであるが、食品の一部が引っかかったり、何らかの理由でスライドレール11の動作が一時的に渋くなって引き込まれない場合が稀に生じる。
次に、図8を用いて、冷凍室5が閉じられた状態にある際の回転板19の好適な位置について説明する。図8において、実線で図示する連結板16は図示左端が引き込み位置
34に合致されており冷凍室5が閉鎖された位置にある。冷蔵庫においては、本発明のような扉駆動装置10が備えられているとしても、冷凍室5を何らかの理由でユーザが手で引き出す場合もある。または、故障によって扉駆動装置10が動作しない場合などにおいては、ユーザが手動で自在に開閉できることが望ましい。このように手動で開閉する場合には、扉駆動装置10は冷凍室5の開閉の際にユーザによる手動動作を妨げたり、動作が重くなる、などの現象が生じない構成であることが望ましい。
次に図9を用いて扉駆動装置10を制御するための制御系の構成について説明する。図9は、制御系の構成を示すブロック図である。
回転検知手段32は一例としては軸の回転によってその抵抗値が変化する可変抵抗器であり、あるいは軸の所定の回転位置を検出するマイクロスイッチなどの検知手段であってもよい。
図10を用いて、冷凍室5を開放する際の開き制御の手順について説明する。図10は冷凍室5を開放する際の開き制御の手順を示す流れ図である。
32により検出された回転板19の回転位置が原点範囲40に入ったことが確認できたら(ブロック48)、モータを停止させて(ブロック49)一連の開き動作を終了する(ブロック50)。
ここで、モータに通電(ブロック47)させて冷凍室5を開き始める際の電圧の加え方について説明する。モータを通電する際に定格電圧を急峻に加えると、モータのコイルには突入電流が流れ、モータは最大の出力トルクを出して停止状態から急激に回転し始める。したがって、冷凍室5が開き始める際には最大の加速を行うことになり、開き始めの動作が急峻で勢いよく開く。
24から生じる騒音や振動を低減して静粛な動作を実現できる、という効果がある。さらに、回転板19を図8にて説明した原点範囲40に確実に停止させたいのであるが、低速で回転させることによってモータ24が停止時に行き過ぎることがないので停止精度が向上して好適である。
次に、本発明による開閉機構に使用者が開き指示を与える際のスイッチの構成の一例について説明する。図19は本発明による扉開閉機構を備えた冷蔵庫の部分断面図であり、図20は図19に示したS部の拡大図を示している。S部は冷凍室5の前面を構成する扉体5aの上縁と、扉が閉じられた際に扉と当接する本体1側の枠体87の近傍を示している。
94が設けられている。
5aは引き出しとして開閉する構成なので、配線94は冷凍室5が閉じた際には冷凍室5の最大開きより大なる余長をもってたるんだ状態とする必要がある。この構成において、冷凍室5を引き出す際には上記のたるんだ配線94も一緒に引き出す必要があるが、開閉の際に配線94が絡まったり何かに引っかかったりする恐れがある。
図11を用いて、冷凍室5が完全に閉じていない、所謂半ドア状態から冷凍室5を閉じる際の制御の手順について説明する。図11は冷凍室5を閉じる際の閉じ制御の手順を示す流れ図である。制御を開始(ブロック51)してから第一のドア検知17aがドアの閉鎖を検出できず、かつ第二のドア検知17bがドアと冷蔵庫本体1との開き量が開き量
35以下であることを検出したら、冷凍室5は開き量35以下で開いた状態にある。もし、第二のドア検知17bが扉を検知できなければ、冷凍室5は開き量35以上に開いているので、本発明の扉開閉機構では閉じることができない。その場合は、半ドアが所定時間(例えば1分程度)継続したら報知手段70を鳴動させて半ドアであるというアラームをユーザに報知する(ブロック57)。
63までの処理、すなわちモータ24に通電して回転板19をCW方向に回転して冷凍室5を閉鎖させる動作を複数回繰り返して行う(ブロック64)。もし、所定の回数、例えば3回この閉鎖動作を繰り返した後も第一のドア検知17aの閉鎖を検知できなければ、例えば何かが挟まっていて冷凍室5を閉鎖できないと判定して、報知手段70を鳴動させて半ドアであるというアラームをユーザに報知する(ブロック65)。
上記の説明は、回転板19に駆動ピン20が3本設けられた形態について説明したが、駆動ピン20は3本に限定されるものではないので図12において説明する。図12は回転板19に第四の駆動ピン20dを、駆動軸18から距離r4(>r3)なる位置に設けている。連結板16には、第四の駆動ピン20dが当接するための第四の受け面21dが設けられている。
次に図14〜図17をもって、図3に示す扉駆動装置10を実機の冷蔵庫に組み込む際の回転駆動体及び連結部材について説明する。
(20a…第一の駆動ピン、20b…第二の駆動ピン、20c…第三の駆動ピン、20d…第四の駆動ピン)が設けられている。
21a、21dには上記高さ方向の当接位置の違いで当接しない寸法とされている。
IC97、98は連結板16の摺動部16aに設けられた磁石99の接近あるいは離反を検出して動作し、回転板19を駆動する駆動軸18を停動する。
もう一つ大きく異なる点は案内ガイド96を作り、この案内ガイド96を作る突片96bに2個のホールIC97、98を設けた点である。
さらに、本発明による扉駆動装置を冷凍室5および野菜室6の両方に設けた場合の動作について説明する。ここでは図2に示すように、野菜室6が最も下段の底面近傍にあり、その上段に冷凍室5が設けられているものとする。
次に図21を用いて冷蔵庫本体1の電源投入および停電復帰(以下電源投入と称する)時の制御の手順について説明する。図21は、冷蔵庫本体1の電源投入時の制御の手順を示す流れ図である。冷蔵庫本体1は電源投入すると、扉駆動装置10の制御を開始(ブロック51)して第一のドア検知であるホールIC97がドアの閉鎖を検出できず(ブロック54)、かつ第二のドア検知であるホールIC98がドアと冷蔵庫本体1との開き量が所定量(例えば閉じ駆動範囲にある開き量35以下)であることを検出したら(ブロック56)、冷凍室5は開き量35以下で開いた状態にある。もし、第二のドア検知であるホールIC98が扉を検知できなければ、冷凍室5は開き量35以上に開いているので、本発明の扉開閉機構では閉じることができない。その場合は、半ドアが所定時間(例えば1分程度)継続したら報知手段70を鳴動させて半ドアであるというアラームをユーザに報知する(ブロック57)。
(例えば1分程度)半ドアが継続し半ドアアラームを報知したあと、それでもまだ半ドア状態が継続している場合は、ユーザが冷蔵庫周辺には不在と判断して、通常の閉じ制御と同様にモータ24に通電して閉じ制御を行い半ドアを防止する。また、前記ユーザが冷蔵庫周辺には不在と判断したあと、扉を閉鎖方向に駆動する時に、扉開放の報知手段を用いて警告しながら扉を閉鎖駆動することで安全性が高まる。
19を冷凍室5を開く場合とは反対方向に回転させることによって、連結板16に対して冷凍室5を閉じる方向の力を加えて閉じることができるので、半ドアを防止して省エネ効果が得られる。上記の閉鎖動作を複数回繰り返すことで半ドア防止をさらに確実化する効果が得られる。
なお、本実施例においては扉駆動装置10が冷凍室5ないし野菜室6の引き出し扉に設けられている例を示したが、本実施例に限定されるものではなく冷蔵室扉2の回転式の扉に設けられるものであっても同様な効果が得られることは言うまでもない。
2 冷蔵室
2a 冷蔵室扉
3 切り替え室
3a 切り替え室扉
4 製氷室
5 冷凍室
5a 冷凍室扉
6 野菜室
6a 野菜室扉
7 操作表示部
8 開スイッチ
10 扉駆動装置
11 スライドレール
12 容器
13 クローザ
14 マグネットパッキン
15 駆動機構
15a ベース板
16 連結板
16a 摺動部
17 ドア検知
17a 第一のドア検知
17b 第二のドア検知
18 駆動軸
19 回転板
20 駆動ピン
20a 第一の駆動ピン
20b 第二の駆動ピン
20c 第三の駆動ピン
20d 第四の駆動ピン
21 受け面
21a 第一の受け面
21b 第二の受け面
21c 第三の受け面
21d 第四の受け面
22 戻し面
23 開き方向
24 モータ
25 モータピニオン
26 アイドラ
27 アイドラピオン
28 アイドラ
29 アイドラピオン
30 駆動ギヤ
31 トルク制限手段
32 回転検知手段
33 移動量
34 引込位置
35 開き量
36 矢印
37a 第一の先端
37b 第二の先端
37c 第三の先端
38 隙間
39 隙間
40 原点範囲
41 制御回路
42 電源
70 報知手段
71 扉厚さ
72 扉間隙間
73 最大開き量
74 惰性開き量
75 接点
76 カム
77 回転中心
78 カム外周
79 カム受け板
80 回転方向
81 矢印
82 カム半径
83 周速
84 開き速度
85 滑り速度
86 接点
87 枠体
88 押しボタン
89 押し棒
90 戻しスプリング
91 押し量
92 スイッチ本体
93 プランジャ
94 配線
95 磁石
96 案内ガイド
96a、96b 突片
97 ホールIC
98 ホールIC
99 磁石
Claims (9)
- 前後方向に移動可能な引き出し扉と、前記引き出し扉が閉じ駆動範囲に位置しているときに前記引き出し扉を閉じる方向に付勢する扉駆動装置とを有する冷蔵庫であって、
本体側に設けられた駆動装置にて回転し、且つ回転方向に向かって回転中心からの距離を除々に変化させた位置に複数の駆動伝達部材が設けられた回転部材と、
前記引き出し扉又は該引き出し扉とともに前後方向に引き出すことができる収納部の下面に設けられ、且つ前記駆動伝達部材から動力が伝達されて前記回転部材の回転運動を直線運動に変換させる連結部材と、を有し、
冷蔵庫の電源を入れたときは、前記引き出し扉が前記閉じ駆動範囲に位置している場合でも前記扉駆動装置を駆動しないことを特徴とする冷蔵庫。 - 請求項1において、前記引き出し扉が前記閉じ駆動範囲に位置している場合でも所定時間前記扉駆動装置を駆動しないようにし、その後前記扉駆動装置を駆動することを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項2において、前記所定時間経過した後に報知手段により報知することを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項2又は3において、前記扉駆動装置を駆動する際に報知手段により報知することを特徴とする冷蔵庫。
- 前後方向に移動可能な引き出し扉と、前記引き出し扉が閉じ駆動範囲に位置しているときに前記引き出し扉を閉じる方向に付勢する扉駆動装置とを有する冷蔵庫であって、
本体側に設けられた駆動装置にて回転し、且つ回転方向に向かって回転中心からの距離を除々に変化させた位置に複数の駆動伝達部材が設けられた回転部材と、
前記引き出し扉又は該引き出し扉とともに前後方向に引き出すことができる収納部の下面に設けられ、且つ前記駆動伝達部材から動力が伝達されて前記回転部材の回転運動を直線運動に変換させる連結部材と、を備え、
前記連結部材には摺動部を有し、前記駆動装置には前記摺動部が入る案内ガイドを有し、前記摺動部には磁石を備え、前記案内ガイドには2つのホールICを離間させて設けたことを特徴とする冷蔵庫。 - 請求項5において、前記引き出し扉が閉まっているときには、前記2つのホールICは前記磁石を検知し、前記引き出し扉が閉じ駆動範囲に位置しているときには、2つのホールICのうちの一方のみが前記磁石を検知することを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項5又は6において、前記引き出し扉が前記閉じ駆動範囲に位置している場合でも所定時間前記扉駆動装置を駆動しないようにし、その後前記扉駆動装置を駆動することを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項7において、前記所定時間経過した後に報知手段により報知することを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項7又は8において、前記扉駆動装置を駆動する際に報知手段により報知することを特徴とする冷蔵庫。
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