以下、本発明の一実施形態の冷蔵庫について、図面に基づいて説明する。
まず、冷蔵庫の全体構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施形態の冷蔵庫の斜視図であり、図2は図1の冷蔵庫の縦断面図である。
冷蔵庫本体1は複数の貯蔵室2〜6を有している。冷蔵庫本体1の最上部は冷蔵室2となっていてその扉2a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貯蔵室となっており、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。機能切り替え室3及び製氷室4を前面開口を開閉する引き出し式の扉3a、4aが設置されている。さらに、その下部は、手前に引き出して開放可能な引き出し扉5aを備えた冷凍室5となっており、最下段も引き出し扉6aを備えた野菜室6となっている。冷蔵室2の扉2aには操作表示部7が備えられており、操作表示部7には扉駆動装置10を開放駆動させるための開スイッチ8が備えられている。この開スイッチ8は、冷凍室用の開スイッチ8aと野菜室用の開スイッチ8bとからなっている。
次に、冷凍室5における扉駆動装置10について、図2を参照しながら説明する。なお、野菜室6における扉駆動装置は、冷凍室5における扉駆動装置10とその構成が同一であるため、重複する説明を省略する。
冷凍室5の扉5aは背面に食品を収納する容器12を備え、容器12はスライドレール11によって手前に引き出し自在に支持されている。スライドレール12の奥側には冷凍室5を閉鎖方向に引き込む閉じ付勢手段であるクローザ13が設けられている。このクローザ13は、一旦開いた冷凍室5を閉じる際に、開き量が例えば50mm以下になったら図示しないばねの力によって奥側に引き込む力を与え、冷凍室5を閉じる動作を補助して冷凍室5の全周に設けられたマグネットパッキン14が冷蔵庫本体1と吸着するまで扉を閉じる。
冷凍室5内には扉駆動装置10が設けられている。この扉駆動装置10は、冷蔵庫本体1側に固定して設けられた駆動源であるモータ24(図4及び図5参照)及びこのモータ24の回転を減速する減速機構25〜30(図4及び図5参照)を備えた駆動機構15と、冷凍室5の扉5aとともに開閉される容器12の奥側下面に設けられた連結部材である連結板16とを備えて構成されている。この扉駆動装置10では、駆動機構15から連結板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手段17が設けられており、冷凍室5の扉5aが閉じられていること、あるいは冷凍室5の扉5aの開き量が例えば30mm程度の所定量(後述する、閉鎖駆動量である開き量35)以内であるか否かを検出して、後述する制御装置にその信号を送る。
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を参照しながら説明する。図3は駆動機構15と連結板16とを備えた扉駆動装置10を図2の上方から見た平面図、図4は駆動機構15の内部構成を上方から示す斜視図、図5は駆動機構15の内部構成を下方から示す斜視図である。
駆動機構15においては、回転出力軸である駆動軸18の周りに回転自在に回転駆動体である回転板19が軸支されており、回転板19には駆動伝達部である駆動ピン20が備えられている。本実施形態においては、駆動ピン20は、3本設けられており、駆動軸18からの距離に応じて距離r1に第一の駆動ピン20a、距離r2に第二の駆動ピン20b、距離r3に第三の駆動ピン20cが設けられている。それぞれの駆動ピン20は円筒形状をなしている。駆動ピン20の中心軸は駆動軸18の回転中心軸と平行となっている。ここで、r1<r2<r3である。本実施形態においては、回転板19は、冷凍室5の扉5aを開放する際には矢印CCW方向に回転する。
連結板16は先に述べたように冷凍室5の引き出し扉に設けられているので、スライドレール11に沿って矢印23方向に移動自在である。図3においては、図示左方向が冷蔵庫の正面側としており、連結板16が左方向に移動することで冷凍室5の扉5aは開く。結板16には、冷凍室5を開放する際に第一の駆動ピン20aが接する第一の受け面21a、第二の駆動ピン20bが接する第二の受け面21b、第三の駆動ピン20cが接する第三の受け面21c、とが備えられている。駆動ピン20と受け面21との動作時の詳細な説明は後述する。
図4および図5に示すように、モータ24の回転軸にはモータピニオン25が設けられており、アイドラ26と噛み合って減速される。アイドラ26とアイドラピニオン27とは一体で回転し、アイドラピニオン27はアイドラ28と噛み合っている。アイドラ28とアイドラピニオン29と一体で回転し、アイドラピニオン29は駆動ギヤ30と噛み合って減速される。駆動軸18と駆動ギヤ30とは連結されている。
このようなギヤの構成により、モータ24の回転速度は例えば1/100程度に減速され、駆動軸18に設けられた回転板19を回転させる。本実施形態においては、アイドラ28とアイドラピニオン29との間にはトルク制限手段31を設けている。回転板19に過大な外力が加えられた場合には、トルク制限手段31が動作してアイドラ28とアイドラピニオン29とが互いにすべることで、駆動機構15の破損を防止できる。また、駆動軸18には回転検知手段32を設けて駆動軸18の回転位置を検出できる構成としている。このような回転検知手段32の一例は、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る。
次に、扉駆動装置10により冷凍室5の扉5aを開く際の動作について図6を参照しながら説明する。図6は扉駆動装置10が冷凍室5の扉5a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の周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の開放動作を示している。ここで、冷凍室5の扉5a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。
回転板19が矢印CCW方向に回転し、第一の駆動ピン20aが第一の受け面21aと接した図6(b)の状態において、連結板16に対して矢印23a方向の力を生じる。このとき、第一の駆動ピン20aは駆動軸18から距離r1の位置にあるので、第一の駆動ピン20aから連結板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/r1となる。この力を、冷凍室5の扉5aのマグネットパッキンを引き剥がす力と、クローザ13による引込力と、冷凍室5の扉5aの自重及び収納された食品の質量を移動する力との合力よりも大なるように設定してある。これによって、マグネットパッキンの吸着を引き剥がして、連結板16は冷凍室5の扉5aとともに図示左方向に移動して、冷凍室5の扉5aは開き始める。
さらに回転板19がCCW方向に回転した図6(c)の状態においては、第二の駆動ピン20bが第二の受け面21bと接し、第一の駆動ピン20aが第一の受け面21aから離反する。すなわち、第二の駆動ピン20bは駆動軸18から距離r2の位置にあり、且つ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。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。第一の駆動ピン20aよりも第二の駆動ピン20bの方が回転の周速が速い。
この図6(c)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さい。しかし、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の扉5aの自重および収納された食品の質量をさらに移動する力との合力よりも大なるように設定すればよい。このようにして、連結板16は冷凍室5の扉とともにさらに図示左方向に移動して、冷凍室5の扉5aの開放動作を継続する。
さらに回転板19がCCW方向に回転した図6(d)の状態においては、第三の駆動ピン20cが第三の受け面21cと接し、第二の駆動ピン20bが第二の受け面21bから離反する。すなわち、第三の駆動ピン20cは駆動軸18から距離r3の位置にあり、且つr3>r2となるようにしていて、第二の駆動ピン20bよりも第三の駆動ピン20c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。そのため、第三の駆動ピン20cが第三の受け面21cと当接した後は、第二の駆動ピン20bは第二の受け面21bからは離反するのである。第二の駆動ピン20bよりも第三の駆動ピン20cの方の回転の周速が速い。
この図6(d)状態において、第三の駆動ピン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。この力は図6(c)の状態で矢印23bの方向に第二の駆動ピン20bにより連結板16に加わる力よりもさらに小さい。しかし、冷凍室5の扉5aは既に開放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の扉5a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放動作をさらに継続することができる。
さらに回転板19がCCW方向に回転した図6(e)の状態においては、第三の駆動ピン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放駆動範囲、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の扉5a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の扉5a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の扉5a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からの駆動力を受けないが、冷凍室5の扉5a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、開放動作を継続する。このように動作するので、冷凍室5の扉5aの開き量は連結板16の移動量33よりも大きくなる。
上述したように、冷凍室5の扉5aの開放動作時には開き方向への駆動力を加え続けるのではなく、開き始めの短い範囲だけ駆動力を加え、その後は駆動力の範囲で得た移動速度がスライドレールのもつ摩擦力によって徐々に減速しながら停止する動作を実現できるので、冷凍室5の扉5aの直前に使用者が立っていた場合、あるいは物が置いてあった場合に、冷凍室5の扉5aが当たったとしても開き方向への扉駆動装置10による駆動力が加わっていないので安全である。
以上説明したように、冷凍室5の扉5aを閉鎖状態から開き始める際には、駆動軸18の最も近傍に配置された第一の駆動ピン20aが連結板16を押し出して駆動することで、低速であるが大きな力を出してマグネットパッキンを引き剥がし、引き続き第一の駆動ピン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放動作を継続して冷凍室5の扉5a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の扉5aをさらに加速することができるので、冷凍室5の扉5aの開放動作を小さな駆動トルクのモータ24を用いて確実で且つ迅速に行うことができる。
本実施形態の構成においては、駆動ピン20が連結板16と接して駆動力を与える位置は、駆動軸18からみて、冷凍室5の扉5aの開き方向23に対して略直角方向にあるので、駆動ピン20の速度23は回転板19の回転速度と駆動ピン20までの腕の長さに比例する。このことにより、回転するカムを用いてカムと扉部との接点までの半径の変化分のみ扉を押し出す構成と比べて、扉5aを押し出す速度23を高速化することが容易である。本実施形態の構成により、開き始めの短い範囲だけ駆動力を加え、その後は扉駆動装置10の駆動力の範囲で得た開き速度23がスライドレールのもつ摩擦力によって徐々に減速しながら停止する動作を実現することができるので好適である。
係る動作により冷凍室5の扉5aが開放された後、回転板19はさらにCCW方向への回転を継続し、図6(a)の状態に至って回転を停止する。なお、この際には連結板16は図6(a)に示す位置ではなく、冷凍室5の扉5aは開いているので図示左方に移動した状態である。
本実施形態による扉駆動装置10においては、回転板19は冷凍室5の扉5aの開放動作を行った後に、同一方向への回転を継続して一回転すれば、冷凍室5の扉5aを閉じた際の状態、すなわち説明した原点範囲40(図8参照)に戻ることができる。これによって、回転板19を原点範囲40に高速で復帰できる。仮に、回転板19が一方向への回転ではなくて、冷凍室5の扉5aの開放動作を行った後に一端停止してから逆方向に回転してから原点範囲40に復帰する構成であるとすれば、本実施形態のように一方向への回転で原点範囲40に復帰する構成と比べて原点範囲40に戻るまでの時間が余計にかかる。
次に、本実施形態の扉駆動装置10により、冷凍室5の扉5aを開く際の開き量について図20を参照しながら説明する。図20は冷凍室5の扉5aを開放する際の冷凍室の速度と開き量との関係について説明する図である。
図6にて説明した冷凍室5の扉5aの開放動作により、移動量33の範囲において冷凍室5の扉5aは扉駆動装置10によって駆動ピン20から押し面21を介して開き方向の力を与えられて開かれる。ここで、冷凍室5の扉5aは移動量33だけ開いた位置5’では速度Vをもっているので惰性によって開き続けて、さらに惰性開き量74の間は駆動力なく徐々に減速して最終的に最大開き量73の位置5”まで開いて停止する。
ここで、収容された食品を含めた冷凍室5の扉5aの全体の質量をmとすれば、移動量33の位置における運動エネルギEは次の(式1)で表される。
E=(m×V^2)/2 (式1)
ここで、スライドレール11のもつ摩擦係数をμ、重力加速度をgとすれば、スライドレール11により生じる摩擦力Fは次の(式2)で表される。
F=μ×m×g (式2)
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、エネルギE2は次の(式3)で表される。
E2=L×F=L×μ×m×g (式3)
ここで、冷凍室5の扉5aが持っていた運動エネルギE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であるから、次の(式4)が成り立つ。
(m×V^2)/2=L×μ×m×g (式4)
この(式4)の両辺をmで割ることにより、次の(式5)が導かれる。
(V^2)/2=L×μ×g (式5)
この(式5)を変形して、惰性開き量74(すなわちL)は次の(式6)で表される。
L=(V^2)/(2×μ×g) (式6)
すなわち、(式6)により、惰性開き量74(すなわちL)は冷凍室5の扉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。
ここで、冷凍室5の扉5aの質量mは収納された食品の量によって異なるが、一方冷凍室5の扉5aを電動で開く場合の最大開き量73は食品の量によらず概ね一定であることが望ましい。すなわち、スライドレール11の摩擦抵抗μはスライドレール11によって定まる一定値なので、最大開き量73を概ね一定とするには速度Vの食品の量による変動を少なくすることが望ましい、ということである。そこで、駆動機構15の減速比を十分に大きくし、モータ24にかかる負荷トルクの変動を小さくして回転速度の変動を小さくする構成が望ましい。例えば、減速比を1/100以上にすることが望ましい。減速比を大きくすることによって、モータ24による出力トルクに余裕が増えるので、食品の量の多少によるモータ24の回転速度の変動を少なくすることができ、食品の量の多少による最大開き量73の変動を小さくできるので好適である。
冷凍室5の扉5a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(d)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である。従って、この速度Vは、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(c)から図6(d)にて示すように、接点75c(図6(d)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。
次に、従来から知られているカムを用いた構成における開き速度について、図13を用いて説明する。
図13において、カム76は回転中心77のまわりに回転方向80の方向に回動自在に軸支されており、外周78が偏心した平板形状となっている。カム76の外周78に接してカム受け板79が設けられ、カム受け板79が冷凍室5の扉5aに設けられている。カム76が回転方向80に回転することによって、カム受け板79が矢印81方向に押されて移動するので、冷凍室5の扉5aがカム受け板79とともに図示左方に移動して開く。
このとき、カム76が一点鎖線で示した76’の位置のとき、カム受け板79’とは接点86で接している。このときの接点86の周速を矢印83で表すと、カム受け板79’が図示左側である開き方向に移動する速度は周速の矢印83の開き方向への投影成分である矢印84の分だけであり、開き方向と直交した方向への投影成分である矢印85の分はカム76とカム板79とは滑りを生じる。このように、カムを用いた構成の場合の開き方向への速度はカム76が回転することによって生じるカム76とカム受け板79との接点の半径の変化分に過ぎないので、カム受け板79の受ける速度はカム76の周速に比して小さいものにすぎず、かつカム76とカム受け板79との間には滑りが生じるので、カム76やカム受け板79の磨耗や擦れ音の問題が生じ易い。
さらに、カム76’が回転して二点鎖線で示した76”に至り、カム受け板79”と接した状態から、カム76”がカム受け板79”から離れる。なお、図13に示したカムを用いた構成においては、扉を左方に押し出すだけの機能であって、扉を閉じる機能はない。
冷凍室5の扉5a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の扉5a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。図7は本実施形態による扉駆動装置10が冷凍室5の扉5aを閉鎖する際の動作を示す図である。
図7(a)は、冷凍室5の扉5a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よりも閉鎖動作を行うことが可能となる開き量35だけ移動した状態である。通常はクローザ13の生じる引き込み力によって冷凍室5の扉5a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たりして、引き込まれない場合が生じる。
ここで、回転板19を駆動軸18の周りに矢印CW方向に回転すると、第三の駆動ピン20cが連結板16の受け面21とは対面となる図示左側の戻し面22に当接する。図7(b)は回転板19を矢印CW方向にさらに回転させた状態を示しているが、連結板16は第三の駆動ピン20cによって矢印36方向に押されて移動するので、連結板16の図示左端が引込位置34に至るまで移動する。この図7(b)に示した位置というのはマグネットパッキン14が冷蔵庫本体1に吸着するまで冷凍室5の扉5aが完全に閉じられた位置にあることを示している。
その後、回転板19をは矢印CCW方向に回転して図7(c)の状態となり、図3に示したと同様な位置まで回転させて停止する。
係る動作をすることにより、冷凍室5の扉5aが完全には閉じずに所謂半ドア状態になっていたとしても、回転板19を冷凍室5の扉5a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の扉5aを閉じる方向の力を加えて閉じることができるので、半ドアを防止することができる。
先に説明したように、冷凍室5の扉5aを開く際の力はマグネットパッキン14を引き剥がす力とクローザ13による引き込み力との合計以上の力が必要となるが、閉じる際にはマグネットパッキン14を引き剥がす力は不用であり、さらにクローザ13による引き込み力が生じているので、扉駆動装置10によって加える閉じ力は、開き力と比べれば弱い力で十分である。本実施形態によれば、冷凍室5の扉5aを閉じる際には最も駆動軸18から遠方にある第三の駆動ピン20cが連結板16の戻し面22を押す構成なので、駆動軸18に加わる駆動トルクが仮に開き時と同一であるとしても、閉じ力は開き力と比べてr1/r3だけ小さくなるので好適である。このことは、万一冷凍室5の扉5aと冷蔵庫本体1との間に指などを挟んだ場合においても、挟む力が小さいので安全性が高い。
なお、閉じる速度を低速にしてゆっくりと閉じる動作を行った方が安全である。従って、冷凍室5の扉5aを開く動作よりも閉じる動作を低速にすることが望ましい。
ここで、冷凍室5の扉5aを閉じることが可能な開き量35である閉鎖駆動範囲について図2により説明する。開き量35は、冷凍室5の扉5aの前面を形成する扉5aの厚さである扉厚さ71よりも小とすることが望ましい。何故ならば、開き量35を扉厚さ71よりも大とすると、冷凍室5の扉5aを引き込み開始する際に、冷凍室5の扉5aと野菜室6または切り替え室3の扉の間に生じる扉間隙間72に指などを挟まれる恐れがある。しかし、開き量35が扉厚さ71よりも小となるようにすれば、指などを挟まれる恐れがないので、さらに安全性を向上できる。
次に、図8を用いて、冷凍室5の扉5a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の扉5aが閉鎖された位置にある。冷蔵庫においては、本実施形態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の扉5aを使用者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、使用者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の扉5aの開閉の際に使用者による手動動作を妨げたり、動作が重くなったりする、などの現象が生じない構成であることが望ましい。
冷凍室5の扉5aが閉じられた状態から使用者が手動で冷凍室5の扉5aを引き出して開いたとすると、冷凍室5の扉5aに設けられている連結板16が図示左側に移動して、破線の位置となる。一点鎖線の位置においては各符号には’を付加して記す。
ここで、回転板19が図8の実線で示す位置にあり、その位置において連結板16に設けられた第二の受け面21bの先端である第二の先端37bと、第一の駆動ピン20aとの間に隙間38があって、連結板16が図示左方に移動する際に第二の先端37bと第一の駆動ピン20aとが接触しない位置関係にあれば、使用者が手動で冷凍室5の扉5aを引き出す際に連結板16と駆動ピン20とが接触しないので、自在に冷凍室5の扉5aを引き出して開くことができる。
また、回転板19が破線の位置19’にあって、その位置において連結板16に設けられた第一の先端37aと第三の駆動ピン20cとの間に隙間39があって、連結板16が図示左方に移動する際に第一の先端37aと第三の駆動ピン20c’とが接触しない位置関係にあれば、使用者が手動で冷凍室5の扉5aを引き出す際に連結板16と駆動ピン20とが接触しないので、自在に冷凍室5の扉5aを引き出して開くことができる。
使用者が手動で冷凍室5の扉5aを開閉する際に連結板16と駆動ピン20とが接触しないためには、駆動軸18と第一の駆動ピン20aとを結ぶ線が原点範囲40の角度範囲内にあればよい。従って、冷凍室5の扉5aを閉鎖した場合には、回転板19が前記の原点範囲40になるように設定することが望ましく、手動で開閉する際にも使い勝手がよい。
このような回転板19の角度範囲を原点範囲40にある、と称するものとする。
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。
操作表示部7に備えられた開スイッチ8a、8bを使用者が押した際にその信号を制御基板41に送る。冷凍室5および野菜室6に設けられた駆動機構15のそれぞれのモータ24と、駆動軸18の回転位置を検出する回転検知手段32、および扉の開閉状態を検出するドア検知手段17とは制御基板41に接続されている。
スイッチ本体92は、開スイッチ8a、8bとは別に冷凍室側及び野菜室側に設けられた開スイッチのスイッチ本体、扉駆動装置10を動作させるスイッチのスイッチ本体である。スイッチ本体92は冷凍室5の扉5aおよび野菜室6の扉6aに設けられたスイッチ操作部で動作される。スイッチ操作部は使用者によって操作される。これらの詳細は後述する。
扉駆動装置10および制御装置41の駆動に必要な電力は、電源42から供給される。回転検知手段32は、軸の回転によってその抵抗値が変化する可変抵抗器、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構成されている。
ドア検知手段17は、冷凍室5の扉5aが完全に閉じられているか否かを検出する第一のドア検知手段17aと、冷凍室5の扉5aの開き量が所定の開き量35以下であるか否かを検出する第二のドア検知手段17bとからなっている。このドア検知手段17は、扉に備えられたマグネットと冷蔵庫本体1に備えられたホール素子で構成されていてもよく、あるいはマイクロスイッチなどの検知手段であってもよい。
操作表示部7には扉が半ドア状態になっていることを使用者に知らせるための報知手段70が備えられている。この報知手段70は、ブザーを鳴動させるかランプを点灯ないし点滅させる。
次に、図10を用いて、冷凍室5の扉5aを開放する際の開放制御の手順について説明する。図10は冷凍室5の扉5aを開放する際の開放制御の手順を示す流れ図である。
開放動作を開始すると(ステップ43)、制御装置41は回転検知手段32の状態を監視して、駆動機構15の回転板19が動作を開始する原点範囲40にあるか否かを検出する(ステップ44)。ここで、原点範囲40とは、図8にて説明したように、冷凍室5の扉5aを手動で開閉動作した場合にも、連結板16が駆動ピン20と干渉することがない範囲にある状態のことを言う。
もし、回転板19が原点範囲40にない場合には、モータ24に通電(ステップ45)して、回転板19を回転させて原点範囲40になるようにする。モータ24をCW方向に回転させるか、あるいはCCW方向に回転させるかの判定は、回転検知手段32からの信号によって回転板19が原点範囲40に対してどちらかの方向にずれているか、を制御装置41が判定してモータ24に対して駆動電圧の印加方向を定める。
回転板19が原点範囲40にあることが検出できており、且つ使用者によって開スイッチ8が操作されたことを制御装置41が検出したら、モータ24に通電して回転板19を回転させる(ステップ47)。このときの回転板19の回転方向は、図3であれば矢印CCW方向としており、回転板19が回転すれば図6にて説明したように連結板16が駆動ピン20によって押されて冷凍室5の扉5aが開く。
モータ24が引き続き回転して、回転検知手段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(ステップ48)、モータを停止させて(ステップ49)、一連の開放動作を終了する(ステップ50)。
ここで、ステップ47におけるモータに通電させて冷凍室5の扉5a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。従って、冷凍室5の扉5a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いてしまう。
そこで、モータ24に通電する際には、定格電圧を急峻に加えるのではなく、通電の当初はたとえば定格電圧の1/2程度の低電圧を加え、扉駆動装置10が駆動を開始した後に、冷凍室5の扉5aの開放とともに徐々に電圧を高くする。図6に示した開放動作においては、図6(c)ないし図6(d)の状態となって駆動ピン20から連結板16に伝達される開き方向23への速度が最大になるまでに、連続的に、あるいは断続的に電圧を上昇させて定格電圧にいたるような電圧を変化させる通電を行うことが望ましい。そのように電圧を徐々に増加させることにより、冷凍室5の扉5aが開きはじめる際の動作がゆっくりとなるので、勢い良く開くことがなく、安全に開くことができる。
またさらに、図6(e)の状態を過ぎた後に、回転板19は矢印CCW方向に回転を継続し、図6(a)に示した位置まで回転してから停止するのであるが、冷凍室5の扉5aが開いた後は回転板19には負荷がかからずに空転する状態となる。従って、図6(e)の状態を過ぎたのちはモータ24に加える電圧を定格電圧よりも低くしてモータ24の回転速度を低速としてもよい。そのようにモータ24の回転を低速とすることで、モータ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、本実施形態による扉駆動装置10に使用者が開放指示を与える開スイッチについて、図21及び図22を参照しながら説明する。図21は本実施形態による扉駆動装置10を備えた冷蔵庫の部分断面図、図22は図21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5aの上縁と、扉が閉じられた際に扉と当接する冷蔵庫本体1の枠体87の近傍を示している。なお、図21及び図22は説明を簡便にするために模式的に示しており、その詳細は図23から図26を用いて後述する。
扉5aの上端部には押しボタン115が設けられ、押しボタン115の奥側には出力レバー118が設けられている。押しボタン115及び出力レバー118はスライド可能に支持されている。押しボタン115と出力レバー118との間には拡大機構が介在されているが、図22では省略してある。戻しバネ122によって生じる戻し力を拡大機構を介して押しボタン115及び出力レバー118に伝達するようになっている。
枠体87の扉5aと接する側には、マイクロスイッチのスイッチ本体92が設けられている。おり、枠体87の内部に設けられたスイッチ本体92から制御装置41に至る配線94が設けられている。
使用者が押しボタン115を手で押すと、図22(b)に示すように、押しボタン115を押し量91だけ図示右側に移動できる構成となっている。押しボタン115の移動によって、拡大機構を介して出力レバー118が移動される。これによって、出力レバー118がスイッチ本体92に設けられたプランジャ93を押してスイッチ本体92内部に設けられた図示しない接点を閉じることにより、使用者が押しボタン115を押した信号を制御装置41に伝達することができる。
使用者が押しボタン115から手を離すと、戻しバネ122が発生する力によって押しボタン115と出力レバー118とは図22(a)に示した状態に復帰する。これによって、プランジャ93が復帰してスイッチ本体92内部の接点は開放された状態に戻る。
このような構成とすることにより、スイッチ本体92と、スイッチ本体92から制御装置41とを接続する配線94は本体側の枠体87の内部にのみ設けられる構成とできるので、扉5aには配線を設ける必要がない、という効果がある。
なお、係る構成と異なってスイッチ本体92を扉5aに設けたとすれば、配線94は扉5aから本体1に引き回して制御装置41まで接続しなければならない。そして、扉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の扉5aが閉じた際には冷凍室5の扉5a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の扉5aを引き出す際には前記のたるんだ配線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。
またさらに、使用者からみると、押しボタン115を押した際には冷凍室5の扉5aを奥側に閉じる方向の力を加えることになる。使用者が押しボタン115を押した途端に制御装置41からモータ24に通電されて冷凍室5の扉5aが電動で矢印23方向に開く動作であるとすれば、その途端に冷凍室5の扉5aは使用者が力を加えているのと反対の方向、すなわち使用者の手前方向に開き始めるので、使用者にとっては不自然な動作と感じる。
一方、使用者が押しボタン115を押した時点ではモータ24には通電されず、一旦押した押しボタン115から手を離した際にモータ24に通電される動作とすれば、使用者が押しボタン115から手を離して手を手前に引く動作に付随して冷凍室5の扉5aが手前に開いてくるので、使用者の手の動く方向と冷凍室5の扉5aの動く(開く)方向とが同一なので、使用者から見て動作に対する違和感がなく、自然な操作感が得られる、という効果がある。
このような動作は、使用者が押しボタン115から手を離してスイッチ本体92内部の接点が開放された状態に戻ったことを制御装置41が検出したタイミングでモータ24に通電されて冷凍室5の扉5aが電動で開く動作とすれば実現することができる。
次に、図21〜図22で説明したスイッチの構成を引き出し扉に実装した時の構成を図23〜図26において説明する。図23〜図26では、冷凍室5について説明するが、野菜室6についても同様な構成であるので、その説明を省略する。
図23において、扉5aは冷凍室5の引き出し扉であり、コの字状に折り曲げた鉄板(外板109)の上辺部及び下辺部にエンドピース110、111を備えている。上のエンドピース110には、前面で下方に延びるハンドル112を備えている。そして、この扉5aは、外板109と、上下のエンドピース110、111と、内板(図示せず)とが作る空間内に発泡断熱材及び真空断熱材を充填して断熱扉としたものである。
また、この扉5aのハンドル112は、図23に示すように、冷蔵庫の外形寸法を大きくしないために、外板109を断熱材側に窪ませて作った窪み113によってハンドル112の背面側に下から指を入れることができる空間を形成し、手掛け部114としている。図23では手掛け部114を扉5aの幅一杯に形成しているように見えるが、これは意匠上のもので実際に手が掛けられる所は中央の250mm程度(破線の範囲)である。
押しボタン115は、板厚が2.0mm前後の薄い板で形成され、手掛け部114と別部材で構成されている。この押しボタン115は、手掛け部114の前後方向の肉厚8〜12mm内に埋め込まれ、前後方向にスライド可能に設置されている。この押しボタン115は、通常状態でその表面が手掛け部114の表面とほぼ同一平面をなしている。なお、押しボタン115の前後方向の移動距離である押し代(2mm程度)も、手掛け部114の肉厚8〜12mm内に入っている。また、この押しボタン115の幅は150mm〜200mmとし、先の手掛け部幅200mmとほぼ合っている。
エンドピース110の上面の中央部には凹み部130が設けられている。この凹み部130は、手掛け部114及び押しボタン115に対応しており、その後方にほぼ同じ横幅で設けられている。
拡大機構116は、エンドピース110の凹み部130に収納され、押しボタン115の動きを拡大してスイッチ本体92を動作させるものである。覆い板117は凹み部130の上面開口をカバーして拡大機構116を覆うものである。従って、使用者にはこの拡大機構116は見えない構造とされている。なお、押しボタン115及び拡大機構116は、スイッチ本体92のスイッチ操作部を構成する。
図24において、冷蔵庫箱体105側の枠体87は、機能切り替え室3及び製氷室4と冷凍室5とを区画する仕切断熱壁である。扉5aは、マグネットパッキング14を介して枠体87に当接し、箱体105側に構成される冷凍室6を閉塞する。
スイッチ本体92は、扉5aの上辺部の後方に位置する枠体87の前面部に設置され、枠体87とほぼ同一面に取り付けられている。このスイッチ本体92の取り付けられている位置は手掛け部114に対向している所で押しボタン115を押した時動作する出力レバー118に対向し、出力レバー118により先のスイッチがON−OFFする。このスイッチのON−OFF信号は制御装置41に伝達され、駆動機構15の駆動源であるモータ24を動作させるものである。
エンドピース110と一体に形成された保護部材119は、枠体87と扉5aとの間が扉開閉時にマグネットパッキン14を潰してその間の寸法を小さくし、例えば出力レバー118等に悪影響を及ぼすのを防止している。
図25〜図26において、拡大機構116は、押しボタン115と一体に形成された二個の押し部120と、この押し部120に対向し且つ当接するよう設けた二本の拡大腕121と、拡大腕121を復帰させる捩じりバネ122と、出力レバー118とから成っている。一方の拡大腕121aの反支点側端部123に出力レバー118が取り付けられている。その拡大腕121aの中間に設けた係合部124に他方拡大腕121bの係止部125がスライド可能に取り付けられている。捩じりバネ122は拡大腕121aをハンドル112側に押圧するようになっている。
二個の押し部120は、拡大腕121a、121bの支点126、127と拡大腕121の中間との間で、拡大腕121a、121bに当接させるように構成されている。押しボタン115の背面両側に設けられた補助脚128は、案内ガイド129に係合し、押しボタン115のどの位置を押してもほぼその押し代が確保されるよう構成されている。即ち、押しボタン115を押す前は図25の状態を保ち、幅広の押しボタン115のどの位置にでも軽く親指がタッチすると図26の状態に変位するものである。換言すると、使用者(介助犬等を含む)がハンドル112の手掛け部114に設けた押しボタン115に軽くタッチし、2.0mm程度押すと捩じりバネ122の抗力を打ち負かし、押し部120が拡大腕121を押し、ここで拡大された押し代寸法が出力レバー118に伝達され、本体側に設けたスイッチ本体92をON−OFFさせる。このことにより駆動機構が動作を行い、引き出し扉5aを軽快に開放させるものである。
本実施形態では、冷蔵庫の外形寸法を拡大することなく、特に手掛け部114の内側に親指を除く4本の指を差し込んだ時、表に出る親指が当たる位置に押し代の小さい押しボタン115を設け、これを親指で軽くタッチするように押すことにより収納量の大きい引き出し扉を簡単に電動で引き出すことができる。従って、従来問題視されていた扉開時の不快感或いは指輪、つけ爪への傷つけ、更にはドア板への傷つけ等をなくすことができることは勿論、介助犬等による引き出し扉の開放を可能とすることができる。
また、本実施形態の拡大機構116によれば、押しボタン115の押し代は小さくとも拡大機構116により拡大されスイッチ本体92を確実に押すことができる。
さらに、ハンドル112の手掛け部114の肉厚を8〜12mmとし、この肉厚内で押しボタン及び押し寸法(2〜4mm)を吸収させたものであるから、既存の引き出し扉のハンドルを利用できることは勿論、冷蔵庫の外形寸法等を押しボタン設置のために大きくすることがないものである。
さらに、ハンドル112の手掛け部115の横幅は150mm〜200mmとし、押しボタン115の横幅は手掛け部115の横幅に合わせているので、既存の引き出し扉のハンドルを利用できることは勿論、手掛け部115どの位置でも押しボタンを押すことができると云う効果が得られる。
次に、図11を用いて、冷凍室5の扉5aが完全に閉じていない、所謂半ドア状態から冷凍室5の扉5a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の扉5aを閉じる際の閉じ制御の手順を示す流れ図である。
動作を開始し(ステップ51)、原点範囲を検出し(ステップ52)、モータ24に通電する(ステップ53)動作については図10のステップ43からステップ45と同一である。
ドア検知手段17の第一のドア検知手段17aで冷凍室5の扉5aを検出し(ステップ54)、扉5aを検出していれば、冷凍室5の扉5aは半ドア状態ではなくて閉鎖されていることが確認できるので、ドア閉鎖動作を完了する(ステップ55)。第一のドア検知手段17aがドアの閉鎖を検出できない場合に、第二のドア検知手段17bで扉5aと冷蔵庫本体1との開き量が開き量35以下であるかを検出する(ステップ56)。開き量35以下であることを検出したら、冷凍室5の扉5aは開き量35以下で開いた状態にある。もし、第二のドア検知手段17bが扉5aを検知できなければ、冷凍室5の扉5aは開き量35以上に開いているので、本実施形態の扉駆動装置10では扉5aを閉じることができない。その場合は、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使用者に報知する(ステップ57)。
もし、第二のドア検知手段17bが扉5aを検知できれば、冷凍室5の扉5aは半ドア状態であって且つ扉駆動装置10によって閉鎖することが可能な領域にあるので、モータ24に通電する(ステップ58)。このときの回転方向は、図7においてはCW方向である。さらに、この際にはモータ24に印加する電圧を例えば定格電圧の1/2ないし1/3程度と低くすることで、回転板19の回転速度を低下させる。これによって、回転板19が低速度でCW方向に回転するので、第三の駆動ピン20cが連結板19の第三の受け面21cに衝突する衝撃を生じないので好適である。
モータ24をCW方向に所定時間、例えば3秒間通電することにより(ステップ59)、回転板19は図7(b)の状態に至って連結板16を矢印36方向に、すなわち冷凍室5の扉5aを閉じる方向に移動させて冷凍室5の扉5aを閉じる。所定時間経過した後に、今度はモータ24がCCW方向に回転するよう通電し(ステップ60)、図7(c)に示すように回転板19が原点範囲40になるまで回転させる。回転検知手段32の信号によって原点範囲40にあることが検出できたら(ステップ61)、モータ24の回転を停止させる(ステップ62)。ここで、第一のドア検知手段17aが冷凍室5の扉5aが閉鎖されていることを検出すれば(ステップ63)、冷凍室5の扉5aは完全に閉鎖されたことが確認できたので、処理を終了する(ステップ66)。
ステップ63で第一のドア検知手段17aが冷凍室5の扉5aの閉鎖を検知できなければ、半ドア状態が継続していると判断できるので、ステップ58からステップ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の扉5aを閉鎖させる動作を複数回繰り返して行う(ステップ64)。ステップ64で所定の回数、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手段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の扉5a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使用者に報知する(ステップ65)。
またさらに、例えば子供がドア開スイッチ8を誤って押して冷凍室5の扉5aが開いて子供の体に当たるなどの現象を防止するためには、図10にて説明した冷凍室5の扉5aの開放動作を行わないように開スイッチの動作を無効にして、図11に示した閉鎖動作のみを行うことを使用者が選択できるように設定可能な構成としても良い。
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く、図12に示すように駆動ピン20が4本設けられた形態でもよい。図12では、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。
冷凍室5の扉5aを開く動作の際は、図6に示したと同様の動作を行い、さらに加えて第四の駆動ピン20dが第四の受け面21dを図示左方に押すので、連結板16が回転板19から力を受ける範囲が拡大する。また、r4>r3なので、駆動軸18の回転速度が一定であるとすれば第四の駆動ピン20dが第四の受け面21dを図示左方に押し出す速度は第四の駆動ピン20dがない場合と比べてr4/r3だけ大きくなる。
図12の例では、力の範囲と速度の両方が拡大されるので、冷凍室5の扉5aを開放した際には冷凍室5の扉5aの開き量は拡大して、使用者からみると開スイッチ8を押した後の開放動作の反応が向上して快適な操作感を得ることかできる。
さらに、回転板19を矢印CW方向に回転して連結板16を図7にて説明したと同様に矢印36方向に移動して冷凍室5の扉5aを閉鎖する際には、第四の駆動ピン20dが第四の受け面22を押す。この場合、第四の駆動ピン21dは駆動軸18からの距離がr4と第三の駆動ピン20cよりも大なので、連結板16の開き量35をr4/r3だけ大きくしても冷凍室5の扉5aを閉鎖することができる。このようにすれば、半ドア状態から閉鎖できる開き量35を拡大できるので、半ドアが発生したとしても、より確実に冷凍室5の扉5aを閉鎖でき、省エネを実現できるとともに収納された食品が外気の侵入によって劣化するのを防止できる。
次に、図14〜図17をもって、図12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。
駆動ピン20a、20dの高さ方向H寸法は、図16に示すように、駆動ピン20b、20cの高さ寸法より約2倍高く形成されている。言い換えると、駆動ピン20b、20cは駆動ピン20a、20dが当接する連結板16の受け面21b、21cには前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。このことにより、回転板19と連結板16との間にもし異常が生じても、駆動ピン20bが受け面21aにかみ込み、回転板19と連結板16とがロックするのを防止するのものである。同様に駆動ピン20cが受け面21dにかみ込むのも前記高さ方向の当接位置の違いで防止されるものである。
回転板19に設けられた磁石95は駆動軸18により回動する回転板19の原点位置出しを行うものである。すなわち、駆動軸18によって駆動される回転板19は、回動後に、先にも説明したように常に図15に示す位置で止め、例えば停電等があった場合でも連結板16に干渉されずに扉の開閉が手動でできるようにしておく。このために、磁石95の位置(図15に示す位置(原点範囲40(図8参照))で止めるようにしている。言い換えると、駆動軸18の停動が先のホールICにより制御されているものである。
駆動機構15を形成するベース板15aに設けられた案内ガイド96は、2つの突片96a、96bを併設して作られているもので、入口側の開口が他に比較して図15のように広く形成されている。これは、連結板16の摺動部16aが案内ガイド96に入り易くするためである。すなわち、連結板16は引き出し扉側に取り付けられているため、冷蔵庫本体側の寸法誤差は、その組立誤差の影響を受けると共に、連結板16が組み付けられる引き出し扉側の寸法誤差及びその組立誤差の影響を受ける。このため、先の案内ガイド96内を摺動する摺動部16aの位置は左右にずれることが往々にして生じる。この誤差があっても、案内ガイド96に先の摺動部16aが入り易くするために、突片の長さを異ならせている。
また、突片96bには2個のホールIC97、98が設けられている。このホールIC97、98は、連結板16の摺動部16aに設けられた磁石99、100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。
さらに、ホールIC97は、冷凍室5の扉5aが完全に閉じられているか否かを検出する。ホールIC98は冷凍室5の扉5aの開き量が所定の開き量(例えば開き量35以下)であるか否かを連結板16側の磁石99、100をともなって検出する。すなわち、図16に示すように、ホールIC97及びホールIC98に磁石99、100が対向している時が完全扉閉状態であり、磁石99がホールIC97とホールIC98との間に位置している時が半ドア状態ということとなる。
なお、冷凍室5の扉5aは、普段、完全扉閉状態で待機している。回転板19と連結板16は先に図12で説明した4段構成でストローク拡大の動作と同じ要領でそれぞれ動作する。
そして、この図14〜図17に示す実装例と図12に示す例と異なる点は、第一の受け面21aには第一の駆動ピン20aしか当接できない構造とした点である。すなわち、第一の駆動ピン20aと第二の駆動ピン20bとは高さ寸法が違うために第二の駆動ピン20bは第一の受け面21aには届かない構造としてある。
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。すなわち、これら2個のホールIC97、98は、連結板16側に設けた磁石99、100との位置関係で冷凍室5の扉5aの開放動作を確実に行うと共に、冷凍室5の扉5aが完全に閉じずにいわゆる半ドア状態になっていたとしても回転板19を冷凍室5の扉5a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の扉5aを閉じる方向の力を加えて閉じることができる。これによって、半ドアを防止して冷却性能の低下防止あるいは省エネ効果を得ることができるものである。この連結板16の戻し面22は図7で説明した要領で第四の駆動ピン20dにより扉を閉じる方向に押されるものである。なお、戻し面22はこの時駆動ピン20dの動きを良好なものとするために45度以下の傾斜面としておくのがよい。
また、駆動装置15は冷凍室5を構成する冷蔵庫本体1側にネジ等をもって固定される。従って、冷凍室5の扉5aを引き出す時には、回転板19は冷蔵庫本体1側に残る。一方冷凍室扉5a側に取り付けられる連結板16は扉5aと共に引き出される。この扉引き出し時には、回転板19と連結板16との係合関係は解除される。言い換えると、回転板19と連結板16との取り付けの構造は非常に重要なウエイトを占めている。
このために本実施形態においては、回転板19が取り付けられているベース材15aと案内ガイド96とを一体に作り、両者の寸法を確保すると共に、案内ガイド96を作る突片96a、96b間のガイド溝幅寸法を連結板16側の摺動部16aの肉厚に近づけるなどし、回転板19と連結板16両者の取り付け位置を確保し、寸法関係を安定化させている。
さらに、連結板16を扉側に取り付けることによる冷蔵庫本体1に対する上下寸法のバラツキは突片96a、96bと摺動部16aのラップ代を十分確保しておくことにより対策されている。
次に、図18、図19A〜図19Cを用いて連結板16および駆動機構15を冷蔵庫本体1に組み込んだ状態を説明する。図18は連結板16を取り付ける補強板102を扉枠101に取り付けるための補強板構造を示す上面図である。図18では、扉枠101に懸架される冷凍室容器103、104が省略されている。図19Aは図18に示す扉枠101に冷凍室容器103、104を取り付け、冷凍室扉5aを閉め、連結板16と回転板19とが組み合わされた状態を示す要部縦断面図、図19Bは図19Aの連結板16と回転板19とが組み合わされた部分の拡大図、図19Cは補強板102を取り付けた扉枠101の斜視図である。
扉枠101は冷凍室5aの内側両側に一対取り付けられている。また、この扉枠101は冷凍室5の側壁105b側に取り付けられたスライドレールの溝内を摺動する。冷凍室容器103、104を冷凍室5より飛び出す位に引き出すスライドレールである場合には、そのスライドレールの一方が側壁105bに他方が扉枠101側に取り付けられることとなる。なお、スライドレールには先に説明したクローザ機構を持たせておく。
補強板102は、扉枠101に懸架され、容器103の後部を支持する。この補強板102は、薄板金属板(2.0mm以下)をプレス等を用いてU字形に形成したものであり、その幅は連結板16をネジ108をもって固定できる幅を持っている。この補強板102で扉枠101を接続することにより扉枠101の横振れ(片持ちによる)等を防止している。
容器103、104は次のようにして冷凍室扉5aの扉枠101に取り付けられる。冷凍室扉5aが引き出されると、容器103、104が冷凍室5外に引き出されるよう構成されている。すなわち、容器103、104側の係止部(図示せず)が扉枠101側の係合孔101aに係止することにより位置決めされており、容器103の後端は補強板102上に載置されている。補強板102のU字形状は容器103の後端部を支持する形状である。また、補強板102の立ち上がりフランジ102aで、容器103の位置決めも行うようにしている。
而して、容器104は容器103のフランジ上に容器104の底部が載置される形(図19A参照)で取り付けられている。従って、容器104は冷凍室扉5aを引き出した時、容器103のフランジ上を後方に摺動し、容器103内の冷凍食品を取り出せる構造に設計されている。
さらに、この容器103の後部は、図19Aに示すように、上方に窪ませた窪み平面部107が形成されている。この窪み量は補強板102の裏側に取り付けられる連結板16の取り付け部を吸収できる寸法である。一方、箱体105側にも駆動機構15の取り付け部を吸収することができる窪み平面部106が形成されている。この位置は、冷凍室扉5aを閉じた時、連結板16が位置する所に対向するもので、先に説明してきた連結板16と回転板19が動作する位置となっている。
本実施形態においては、補強板102に連結板16を取り付け、箱体105側の窪み平面部106に駆動機構15を設けたことにより、容器103と箱体105側の底壁105aとの間の隙間を最小限とすることができる。言い換えると、容器103の内容積を増大することができる。
以上のように構成することにより、駆動機構15の案内ガイド96に対し、上下左右共に定められた範囲で出入りしなければならない連結板16の位置出しを行うことができる。すなわち、駆動機構15は底壁105aに形成される窪み平面部106内にネジ等をもって固定されることにより、部品あるいは組み付け誤差を考慮した公差内に取り付けることができる。しかし、連結板16は引き出し扉側に取り付けられることとなる。
この引き出し扉5aは、片持ち扉枠101に冷凍食品が入る容器を懸架させるものであるから、扉枠101の扉5aに対する直角平行度が狂い、箱体105に対し、扉5aが斜めに閉まってしまうことが往々にしてあった。このような状態で連結板16を取り付けた場合、当然駆動機構15側の案内ガイド96に連結板16がうまく入って行かなくなってしまう。そこで、本実施形態では、補強板102をもって扉枠101の左右振れを防止し、扉に対する扉枠101の直角平行度を確保するようにしている。
また、容器103に入れる冷凍食品の量(特に重量)によって容器103の底は変形する(通常この容器は樹脂の射出成形等で作られ、肉厚は1mm前後である)。この容器103の底の変形は、容器103の底が下がるという現象になって現れる。補強板102はこの容器103の下がりを底から支えることにより防止するものである。補強板102の立ち上がりフランジ102aは、容器103が扉枠から扉開閉時の衝撃で後方に飛び出してしまうのを防止する役目を果たし、連結板16が駆動機構15側の案内ガイド96に安定した状態で出入りするのを確保する役目も果たしている。
次に、本実施形態による扉駆動装置10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。
使用者が冷蔵庫の正面に立って冷凍室5の扉5aを開いたときに、冷凍室5の扉5aが電動で開く量は例えば15cmないし20cm程度であるとすれば、開いた際に冷凍庫の内部を開口部から見渡すことができるので好適である。一方、野菜室6においては、野菜室6が床面近傍にあるために冷凍室と同様に開くとすれば、開いた際に野菜室6の扉6aの下端が使用者のつま先に当たる恐れがある。野菜室6の扉6aを開放した際にその扉6aの下端が使用者のつま先に当たることを防止するために、下段にある野菜室6は、上段にある冷凍室5と比べて開く際の開き速度を遅くすることと、さらには開き量を例えば10cm以内と小さくすることが安全上望ましい。
なお、前記の説明では、野菜室6が冷凍室5よりも下単にあるものとして説明したが、冷凍室が野菜室よりも下段にある場合には冷凍室の開き量ないし開き速度を野菜室よりも小とすることが望ましい
1…冷蔵庫本体、2…冷蔵室、3…切り替え室、4…製氷室、5…冷凍室、5a…冷凍室扉、6…野菜室、7…操作表示部、8、8a、8b…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…ドア検知手段、17a…第一のドア検知手段、17b…第二のドア検知手段、18…駆動軸、19…回転板、20…駆動ピン(駆動伝達部)、20a…第一の駆動ピン(第一の駆動伝達部)、20b…第二の駆動ピン(第二の駆動伝達部)、20c…第三の駆動ピン(第三の駆動伝達部)、20d…第四の駆動ピン(第四の駆動伝達部)、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…制御装置、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、100…磁石、101…扉枠、101a…係合孔、102…補強板、102a…立ち上がりフランジ、103…容器(a)、104…容器(b)、105…箱体、105a…底壁、105b…側壁、106…窪み平面部、107…窪み平面部、108…ネジ、109…外板、110…エンドピース(上)、111…エンドピース(下)、112…ハンドル、113…窪み、114…手掛け部、115…押しボタン、116…拡大機構、117…覆い板、118…出力レバー、119…保護部材、120…押し部、121…(121a、121b)…拡大腕、122…捩じりバネ、123…拡大腕121a反支点側端部、124…係合部、125…係止部、126、127…支点、128…補助脚、129…案内ガイド、130…凹み部。