JP4374380B2 - 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。
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。
(以下「回転板19」)が軸支されており、回転板19には動力伝達部である駆動ピン
20が備えられている。本実施例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が設けられており、それぞれの駆動ピン20は円筒形状をなし、かつ駆動ピン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であるとする。すなわち、図3で示すように、回転板19の正の回転方向(引き出しを引き出すときの回転板19の回転方向)とは逆の回転方向に向かって、回転中心からの径を徐々に大きく変化させるように複数の駆動ピンからなる動力伝達部が回転板19に設けられている。
31を設け、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が介在してアイドラ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。
(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込位置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。すなわち、第三の駆動ピン20cは駆動軸18から図3に示した距離r3の位置にあり、かつ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ので回転の周速が速い。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。この状態において、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の閉じ力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。
E=(m×V×V)/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×V)/2=L×μ×m×g (式4)
両辺をmで割って
(V×V)/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×V)/(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5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と受け面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。
(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。
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。このことはさらに、万一冷凍室5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。
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が開く。すなわち、回転板19の回転中心から一番近い距離にある動力伝達部である第1の駆動ピン
20aを連結板16の第1の受け面21aに動力を伝え、その後回転板19の回転中心からその次に近い距離にある第2の駆動ピン20bを連結板16の第2の受け面21bに動力を伝え、その後回転中心から一番遠い距離にある第3の駆動ピン20cを連結板16の第3の受け面21cに動力を伝え終えた後に前記連結板16は動力伝達部である回転板
19から離れていき、引き出し扉を開ける。その後、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(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)。これにより、手動にて引き出し扉が閉じられたときでも回転板19が連結板16と干渉することがない回転位置まで回転板が回転したことになる。
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15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16は図15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冷蔵庫本体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。動作を開始(ブロック51)してから原点範囲を検出(ブロック52)するまでモータ24を通電する(ブロック53)までの動作については図10のブロック43からブロック45と同一である。
17bがドアと冷蔵庫本体1との開き量が開き量35以下、すなわち引き出し扉を閉めるときに動力伝達部が連結部材に動力を与えることができるところまで引き出し扉が位置していることを検出したら、冷凍室5の引き出し扉は開き量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、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)。
20d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をほぼr4/r3だけ大きくしても冷凍室5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。
さらに、本発明による扉開閉装置を冷凍室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。
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。
2 冷蔵室
3 切り替え室
4 製氷室
5 冷凍室
6 野菜室
7 操作表示部
8 開スイッチ
10 扉開閉装置
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
16 連結板
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
26,28 アイドラ
27,29 アイドラピニオン
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
36,81 矢印
37a 第一の先端
37b 第二の先端
37c 第三の先端
38,39 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
75,86 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
82 カム半径
83 周速
84 開き速度
85 滑り速度
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
Claims (11)
- 前後方向に引き出すことが可能な引き出し扉を備えた冷蔵庫において、
冷蔵庫本体に固定された回転駆動手段及び前記回転駆動手段の回転により回転し回転方向に向かって回転中心からの距離を徐々に変化させた位置に複数の動力伝達部が設けられた回転部材と、
前記回転駆動手段を制御する制御手段と、
前記引き出し扉又は該引き出し扉に載置される容器の下面に設けら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、
前記引き出し扉を閉めるときは、前記回転駆動手段の回転方向が前記引き出し扉を開けるときと反対向きに回転させ、前記動力伝達部が前記連結部材に動力を与えることを特徴とする冷蔵庫。 - 前後方向に引き出すことが可能な引き出し扉を備えた冷蔵庫において、
冷蔵庫本体に固定された回転駆動手段及び前記回転駆動手段の回転により回転し回転方向に向かって回転中心からの距離を徐々に変化させた位置に複数の動力伝達部が設けられた回転部材と、
前記回転駆動手段を制御する制御手段と、
前記引き出し扉又は該引き出し扉に載置される容器の下面に設けら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、
前記引き出し扉を開けるためのスイッチと、を備え、
該スイッチが操作されると前記制御手段は前記回転駆動手段を動作させ、前記回転部材の回転中心から一番近い距離にある前記動力伝達部から前記連結部材に動力を伝え、前記回転部材の回転中心からその次に近い距離にある前記動力伝達部から前記連結部材に動力を順次伝え、前記動力伝達部から前記段差部に動力を伝えた後に前記連結部材は前記動力伝達部から離れ、前記引き出し扉を開け、
前記引き出し扉を閉めるときは、前記回転駆動手段の回転方向が前記引き出し扉を開けるときと反対向きに回転させ、前記動力伝達部が前記連結部材に動力を与えることを特徴とする冷蔵庫。 - 前後方向に引き出すことが可能な引き出し扉を備えた冷蔵庫において、
冷蔵庫本体に固定された回転駆動手段及び前記回転駆動手段の回転により回転し回転方向に向かって回転中心からの距離を徐々に変化させた位置に複数の動力伝達部が設けられた回転部材と、
前記回転駆動手段を制御する制御手段と、
前記引き出し扉又は該引き出し扉に載置される容器の下面に設けら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、
前記引き出し扉を開けるためのスイッチと、を備え、
該スイッチが操作されると前記制御手段は前記回転駆動手段を動作させ、前記回転部材の回転中心から一番近い距離にある前記動力伝達部から前記連結部材の第1の段差に動力を伝え、前記回転部材の回転中心からその次に近い距離にある前記動力伝達部から前記連結部材の第2の段差に動力を順次伝え、前記動力伝達部から前記段差部に動力を伝えた後に前記連結部材は前記動力伝達部から離れ、前記引き出し扉を開け、
前記引き出し扉を閉めるときは、前記回転駆動手段の回転方向が前記引き出し扉を開けるときと反対向きに回転させ、前記動力伝達部が前記連結部材に動力を与えることを特徴とする冷蔵庫。 - 請求項1乃至3のいずれか1項において、前記連結部材は複数の段差を有する段差部をしており、前記段差部で前記動力伝達部の動力を受けることを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項1乃至4のいずれか1項において、前記引き出し扉を閉めるときは、複数の前記動力伝達部のうち回転中心から一番遠いところに位置し動力を伝達する部分が前記連結部材に動力を与えることを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項1乃至5のいずれか1項において、前記動力伝達部は、前記回転部材に設けられ該回転部材の回転中心からの距離がそれぞれ異なる位置にある駆動ピンであることを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項1乃至6のいずれか1項において、前記回転部材の回転位置を検出する回転検知手段を有し、前記動力伝達部が前記連結部材に動力を伝えた後に、手動にて前記引き出し扉が閉じられたときでも前記回転部材が前記連結部材と干渉することがない回転位置まで前記回転部材を回転させることを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項1乃至5のいずれか1項において、前記引き出し扉が閉じられていることを検出する第一のドア検知手段と、前記引き出し扉を閉めるときに前記動力伝達部が前記連結部材に動力を与えることができるところまで前記引き出し扉が位置していることを検知する第二のドア検知手段とを有し、
前記第一のドア検知手段で前記引き出し扉が閉じられていないことを検知し、かつ前記第二のドア検知手段で前記引き出し扉が開いていることを検知した場合には、前記引き出し扉を閉める動作を行うことを特徴とする冷蔵庫。 - 請求項8において、前記引き出し扉を閉める動作を行っても前記第一のドア検知手段で前記引き出し扉が閉められていることを検知されない場合には、前記引き出し扉を閉める動作を所定の回数繰り返し、所定の回数繰り返した後も前記引き出し扉が閉められない場合には異常を報知する報知手段を有することを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項1乃至3のいずれか1項において、前記引き出し扉が閉じた位置から、前記動力伝達部が前記連結部材に動力を与えることができるところまで前記引き出し扉が位置しているところまでの間隔は、前記引き出し扉の前面を構成する扉体の厚さよりも小であることを特徴とする冷蔵庫。
- 請求項1乃至4のいずれか1項において、前記引き出し扉を備えた貯蔵室を上下に少なくとも2つ有し、下段の引き出し扉を開くときの速度を上段の引き出し扉を開くときの速度よりも遅くしたことを特徴とする冷蔵庫。
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