JP6872916B2

JP6872916B2 - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP6872916B2
Application number: JP2017015136A
Authority: JP
Inventors: 穂高伊藤
Original assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Current assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2021-05-19
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: JP2018123997A; CN108375268A; CN108375268B

Description

本発明は、冷蔵庫に関する。

従来の冷蔵庫においては、扉に触れるとその扉が開くものがある。このような冷蔵庫は、静電容量値の変化を検出するセンサを扉に備え、使用者が扉に触れたことをセンサで検出した場合、ソレノイド等のアクチュエータを利用して扉を自動的に開ける。

特開２０１６−１４４８４号公報特開２００１−３３１５０号公報

しかし、従来の冷蔵庫は、扉の開度を制御できない。よって、扉の内側のポケットに収納される物が軽い場合などは、扉が開きすぎて、大量の外気が庫内に流入し、庫内温度の上昇と消費電力の増大を招くことがある。また、開度が小さすぎると、食物などの収納や取り出しが行いにくいという問題も生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、扉の開度を自在に制御できる冷蔵庫を提供することを目的とする。

実施形態の冷蔵庫は、冷蔵庫本体と、前記冷蔵庫本体の開口部に配置される扉と、前記扉の開度を変える開閉装置と、前記扉に設けられ、前記扉と使用者の手の間の距離に応じた検出値を得る距離検出装置と、前記検出値が所定の目標値に近づくように前記開閉装置によって前記開度を制御する開度制御装置とを備える。

図１は、本発明の一実施形態に係わる冷蔵庫の全体構造を示す斜視図である。図２は、開閉装置３１の構成例を示す模式図である。図３は、冷蔵室扉の開閉制御動作を示すフローチャートである。図４は、冷蔵室扉が使用者の手に追従して開閉する様子を示す図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。

本発明の一実施形態に係わる冷蔵庫の全体構造を示す斜視図である。図１に示す冷蔵庫１は、その本体が内箱と外箱との間に真空断熱材を挟んで構成される断熱箱体３（冷蔵庫本体ともいう）で構成され、この断熱箱体３は、天井となる上面壁を構成する上面板状部５、底面壁を構成する底面板状部７、左側壁を構成する左側板状部９、右側壁を構成する右側板状部１１および背面壁を構成する背面板状部１３で構成されている。

なお、図１においては、右側板状部１１、背面板状部１３および底面板状部７は、背後に隠れている。また、上面板状部５、底面板状部７、左側板状部９、右側板状部１１および背面板状部１３を総称して記載する場合には、単に板状部と称することにする。

また、前記複数の板状部で上下左右および背部を囲まれた断熱箱体３の前面の開口部には、観音開き式の冷蔵室扉１５（適宜、扉と略記する）、引き出し式の野菜室扉１７、引き出し式の製氷室扉１９、引き出し式の第１の冷凍室扉２１、および引き出し式の第２の冷凍室扉２３が取り付けられている。なお、第２の冷凍室扉２３は、製氷室扉１９の横に並んで設けられている。なお、これらの冷蔵室扉１５、野菜室扉１７、製氷室扉１９、第１の冷凍室扉２１および第２の冷凍室扉２３の奥の断熱箱体３内には、それぞれ冷蔵室、野菜室、製氷室、第１の冷凍室および第２の冷凍室が設けられているものである。

また、観音開き式の各冷蔵室扉１５の上側ヒンジ部の近傍には開閉装置３１（アクチュエータ）が設けられている。開閉装置３１は、冷蔵室扉１５の開閉だけでなく、冷蔵室扉１５の開度を自在に変えられるようになっている。開度は、例えば、冷蔵室扉１５のヒンジ部とは反対側の自由端が断熱箱体３に接し、すなわち扉が閉じている場合に０％とし、冷蔵室扉１５の自由端が断熱箱体３から最も遠い、すなわち全開のときに１００％とした値である。

図２は、開閉装置３１の構成例を示す模式図である。
開閉装置３１は、ステッピングモータ３１１，減速歯車３１２および固定歯車３１３を備える。
固定歯車３１３は、冷蔵室扉１５が回動する際の軸となる部位（以下、回動軸１５１という）に固定されている。固定歯車３１３を回動させると、回動軸１５１と冷蔵室扉１５も回動し、冷蔵室扉１５の開度が変化するようになっている。

ステッピングモータ３１１が正回転（ＣＷ）すると、減速歯車３１２が回転速度を減速しつつ、回転運動を固定歯車３１３に伝え、これにより、開度が大きくなる。一方、ステッピングモータ３１１が逆回転（ＣＣＷ）すると、減速歯車３１２が回転速度を減速しつつ、回転運動を固定歯車３１３に伝え、これにより、開度が小さくなる。

また、減速歯車３１２が回転速度を減速するので、冷蔵室扉１５の内側のポケットに収納物があっても、その冷蔵室扉１５を動かすのに十分な力が発生する。

図１に戻り、説明を続ける。
また、符号３２で示すように、各冷蔵室扉１５の前面における、使用者が触れることのできる位置に、扉と使用者の距離に応じた検出値を得る距離検出装置（以下、距離検出装置３２という）が設けられている。距離検出装置３２は、検出値として、具体的には、扉と使用者の間の静電容量値を検出する。静電容量値は、扉と使用者の距離が短くなると増加し、長くなると低下するから、扉と使用者の距離に応じた検出値として静電容量値を用いることができる。

また、冷蔵庫１は、検出値が所定の目標値に近づくように開閉装置３１によって開度を制御する開度制御装置３３を備える。目標値は、例えば、使用者が冷蔵室扉１５を遠隔的に動かしていると感じられる程度の距離（例えば、１０ｃｍ程度）に応じた値であり、予め開度制御装置３３に設定される。開度制御装置３３は、検出値と目標値の差分を用い、開閉装置３１によって開閉装置３１をフィードバック制御する。図の開度制御装置３３は模式的に示すものであり、冷蔵室扉１５内でなく、断熱箱体３（冷蔵庫本体）に配置される。距離検出装置３２と開度制御装置３３は冷蔵室扉１５のヒンジ部に配線を通すことにより電気的に接続される。また、開閉装置３１と距離検出装置３２は断熱箱体３（冷蔵庫本体）に設けた配線により電気的に接続される。

また、各冷蔵室扉１５における距離検出装置３２の位置には、照明装置３４が設けられている。例えば、照明装置３４を構成する発光ダイオードを搭載した基板が冷蔵室扉１５の内部に配設され、照明装置３４の点灯時には、発光ダイオードの光が、冷蔵室扉１５の表面に配設されたガラス板を通過して外部に放出される。冷蔵庫１は、照明装置３４を点灯および消灯させる照明制御装置３５を備えている。図の照明制御装置３５は模式的に示すものであり、冷蔵室扉１５内でなく、断熱箱体３（冷蔵庫本体）に配置される。照明装置３４と照明制御装置３５は冷蔵室扉１５のヒンジ部に配線を通すことにより電気的に接続される。また、開度制御装置３３と照明制御装置３５は断熱箱体３（冷蔵庫本体）に設けた配線により電気的に接続される。

次に、図３のフローチャートを参照して、冷蔵室扉１５の開閉制御動作について説明する。
距離検出装置３２は、常に冷蔵室扉１５と使用者の間の静電容量値（以下、静電容量値Ｘという）を検出し、開度制御装置３３に通知している。現在は、開度の制御開始前であり、照明装置３４は、消灯していることとする。

開度制御装置３３は、通知された静電容量値Ｘが所定の閾値Ｘｍｉｎを超えているか否かを判定し（Ｓ１）、超えていない場合は（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。閾値Ｘｍｉｎは、例えば、上記目標値と同様に例えば、１０ｃｍ程度に対応する値に設定される。

超えている場合は（Ｓ１：ＹＥＳ）、ステップＳ３に遷移し、つまり冷蔵室扉１５の開度の制御を開始するとともに、ステップＳ３では、照明制御装置３５に点灯指示を送信し、照明制御装置３５は照明装置３４を点灯させる（Ｓ３）。これにより、使用者が冷蔵室扉１５の距離検出装置３２の位置に手などを近づけ、距離が閾値Ｘｍｉｎに対応する距離より短くなった場合に、開度の制御が開始され、照明装置３４が点灯する。この照明装置３４の点灯により、開度制御が実行中であることを使用者に通知できる。

制御中は、開度制御装置３３は、通知された静電容量値Ｘを目標値Ｘｓと比較する（Ｓ５）。目標値Ｘｓは、上記のように、例えば、１０ｃｍ程度に対応する値に設定される。

静電容量値Ｘが目標値Ｘｓより低い場合は（Ｘ＜Ｘｓ）、開度を増加させ（Ｓ７）、一方、静電容量値が目標値より高い場合は（Ｘ＞Ｘｓ）、開度を低下させる（Ｓ９）。

ステップＳ７で開度制御装置３３は、図２に示すステッピングモータ３１１が正回転（ＣＷ）するように駆動信号を一定時間送信し、これにより、開度が大きくなる。なお、駆動信号を送信する時間の長さをＸとＸｓの差に応じたものとしてもよい。
一方、ステップＳ９で開度制御装置３３は、図２に示すステッピングモータ３１１が逆回転（ＣＣＷ）するように駆動信号を一定時間送信し、これにより、開度が小さくなる。なお、駆動信号を送信する時間の長さをＸとＸｓの差に応じたものとしてもよい。

図４は、冷蔵室扉が使用者の手に追従して開閉する様子を示す図である。図４は、冷蔵庫を上から見たものとして記載する。
照明装置３４の点灯に気づいた使用者が冷蔵室扉１５から手などを遠ざけた場合は、静電容量値が目標値より低くなるので、開度が増加し、つまり、図４（ａ）に示すように、冷蔵室扉１５が手に近づいてくる。すなわち、冷蔵室扉１５が手の動きに追従する。冷蔵室扉１５が閉まっている場合は冷蔵室扉１５が開く。手を止めると冷蔵室扉１５も止まる。

一方、使用者が冷蔵室扉１５に手を近づけた場合は、静電容量値が目標値より高くなるので、開度が低下し、つまり、図４（ｂ）に示すように、冷蔵室扉１５が手から遠ざかる。すなわち、冷蔵室扉１５が手の動きに追従する。手を止めると冷蔵室扉１５も止まる。冷蔵室扉１５が手から遠ざかると、やがては冷蔵室扉１５が閉まる。

このように、使用者の手と冷蔵室扉１５の距離を一定に保ち、すなわち冷蔵室扉１５を手の動きに追従させることができ、冷蔵室扉１５の開閉も行うことができる。例えば、使用者の手が冷蔵庫に収納するもので塞がっている場合は、肘などを距離検出装置３２に近づけて、冷蔵室扉１５を開けることができ、便利である。

また、ポケット内の収納物が軽量である冷蔵室扉１５を、旧来のようにソレノイドを利用して押し開けると、冷蔵室扉１５が勢いよく開いてしまう。力の弱い使用者では冷蔵室扉１５を受け止めるのが難しく、不便である。そこで、上記の開度制御を行うことで、冷蔵室扉１５を最小限の力で、自在に開閉でき、利便性が向上する。

また、旧来のように冷蔵室扉１５を押し開けると、冷蔵室扉１５が開きすぎ、冷気が逃げ、庫内温度が必要以上に上昇するが、上記の開度制御を行うことで、開度を必要最小限とし、庫内温度の過大な上昇を抑えることができる。

図３に戻り、説明を続ける。
さて、静電容量値Ｘが目標値Ｘｓに一致した場合（Ｓ５：Ｘ＝Ｘｓ）、または、ステップＳ７、Ｓ９で開度を調整した後、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、開度制御装置３３は、所定の時間あたりの静電容量値の変化量Δ（以下、静電容量値変化量という）と所定の値Δｔｈを比較する（Ｓ１１）。値Δｔｈは、例えば、使用者が扉から手を離すときの手の速さに応じた値に予め設定される。

変化量Δが値Δｔｈを超えていると判定された場合は（Δ＞Δｔｈ）、ステップＳ１３に遷移し、つまり開度の制御を終了するとともに、ステップＳ１３では、照明制御装置３５に消灯指示を送信し、照明制御装置３５は照明装置３４を消灯させる（Ｓ１３）。消灯後は、ステップＳ１に戻る。

例えば、使用者が冷蔵室扉１５を開けようとして手を動かし、所望の開度になった際には、冷蔵庫に入れる物を持とうとして、手を冷蔵室扉１５から離すので、Ｓ１１でＹＥＳと判定される。これにより、開度の制御が終了し、照明装置３４が消灯する。照明装置３４が消灯することで、開度制御の終了を使用者に通知できる。

また、仮に使用者が冷蔵室扉１５から手を離した場合でも制御を継続させると、図２のステッピングモータ３１１に駆動電流が流れ続け、故障の可能性が高まる。そこで、実施形態では、Δ＞Δｔｈの場合に制御を終了することで、このような故障の発生を防止することができる。

冷蔵室扉１５の開放中に制御が終了した場合は、開度は一定に保たれる。これにより、冷蔵室扉１５の距離検出装置３２以外の箇所に不意に触ってしまった場合でも冷蔵室扉１５が動かず、食物の収納や取りだしを容易に行える。

一方、開放中の冷蔵室扉１５が自由に動くようにしてもよい。例えば、図２の減速歯車３１２と固定歯車３１３を切り離す。これにより、開いている冷蔵室扉１５に気づかずに触ってしまっても冷蔵室扉１５が動き、怪我などを防止できる。また、冷蔵室扉１５の距離検出装置３２以外の箇所を持って、冷蔵室扉１５を閉めることができる。

さて、開度制御装置３３は、ステップＳ１１で変化量Δが値Δｔｈ未満と判定した場合は（Δ≦Δｔｈ）、静電容量値が一定とみなせる時間の長さＴを計測し、所定の時間の長さＴｔｈと比較する（Ｓ１５）。ここでは、逐次通知される静電容量値Ｘを予め記憶しておき、この静電容量値Ｘの偏差が所定の範囲内つまり一定であるとみなせる時間の長さＴを計測し、時間の長さＴｔｈと比較する（Ｓ１５）。Ｔｔｈは、例えば、図２に示すステッピングモータ３１１に駆動電流を流せる最長時間よりも短く設定される。

時間の長さＴがＴｔｈ未満と判定した場合は（Ｔ≦Ｔｔｈ）、制御を継続し、ステップＳ５に戻る。

一方、時間の長さＴがＴｔｈを超えていると判定した場合は（Ｔ＞Ｔｔｈ）、ステップＳ１３に遷移し、つまり開度の制御を終了するとともに、ステップＳ１３では、照明制御装置３５に消灯指示を送信し、照明装置３４を消灯させる（Ｓ１３）。消灯後は、ステップＳ１に戻る。

例えば、冷蔵室扉１５を閉めた後、使用者が冷蔵室扉１５にもたれかかった場合は、Ｔ＞Ｔｔｈと判定され、制御が終了する。

仮に、制御を終了させないと、図２のステッピングモータ３１１に駆動電流が流れ続け、故障の可能性が高まる。そこで、実施形態では、Δ＞Δｔｈの場合に制御を終了することで、このような故障の発生を防止することができる。

なお、開度制御装置３３は、開閉装置２のモータ（ステッピングモータ３１１）に流れる駆動電流を監視し、駆動電流が所定の電流値を超えた場合に制御を終了させてもよい。例えば、冷蔵室扉１５に対し非常に大きな力が加わると駆動電流が高くなる可能性があるので、この場合は制御を終了させることで、モータの故障を未然に防止できる。電流値は、例えば、ステッピングモータ３１１に流せる最大電流値より低く設定する。

また、開度制御の開始前、終了後には照明装置３４が消灯し、開始後、制御中には点灯するので、使用者は開度制御の状態を照明装置３４により知ることができる。

以上のように、実施形態の冷蔵庫によれば、扉と使用者の手の間の距離に応じた検出値を得る距離検出装置３２と、検出値（Ｘ）が所定の目標値（Ｘｓ）に近づくように開閉装置３１によって開度を制御する開度制御装置３３とを備えるので、扉の開度を自在に制御できる。これにより、使用者は少ない力で扉の開閉を行え、また開度を自在に変えることができる。また、扉の内側のポケットに収納される物が重い場合であっても、扉の開度を自在に変えることができる。

また、検出値（Ｘ）は、扉と使用者の手の間の静電容量値Ｘであるので、この静電容量値Ｘを用い、扉の開度を自在に制御できる。

また、開度制御装置３３は、静電容量値Ｘが目標値Ｘｓより高い場合は開度を低下させ、静電容量値Ｘが目標値Ｘｓより低い場合は開度を増加させるので、かかる制御により、扉の開度を自在に制御できる。

また、開度制御装置３３は、開度の制御開始前において静電容量値Ｘが所定の閾値Ｘｍｉｎを越えた場合に開度の制御を開始するので、かかる制御により、扉の開度制御を開始することができる。

また、扉に照明装置３４を設け、照明制御装置３５が、静電容量値Ｘが所定の閾値Ｘｍｉｎを超えた場合に照明装置３４を点灯させるので、開度制御が実行中であることを使用者に通知できる。

また、開度制御装置３３は、開度の制御開始後において所定の時間あたりの静電容量値Ｘの変化量Δが所定の値Δｔｈを超えた場合に開度の制御を終了するので、かかる制御により、扉の開度制御を終了させることができる。また、ステッピングモータ３１１の故障を防止することができる。

また、開度制御装置３３は、開度の制御開始後において静電容量値Ｘが一定とみなせる時間の長さＴが所定の長さＴｔｈより長くなった場合に開度の制御を終了するので、かかる制御により、扉の開度制御を終了させることができる。また、ステッピングモータ３１１の故障を防止することができる。

また、開度制御装置３３は、開度の制御開始後において開閉装置３１に使用されるモータ（３１１）に流れる駆動電流が所定の電流値を超えた場合に開度の制御を終了するので、モータ（３１１）の故障を防止することができる。

なお、本実施形態では、観音開きの冷蔵室扉１５の開度を制御したが、引き出し式の扉の開度を制御してもよい。また、制御開始や制御終了は、使用者が操作可能なスイッチのオンオフなどで行ってもよい。例えば、冷蔵室扉１５にタッチ式のスイッチを設け、これに触れると制御開始し、その後、冷蔵室扉１５と使用者の距離を一定に保つようにしてもよい。このような場合は、照明装置３４と照明制御装置３５は必須でなく、省略してもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１冷蔵庫
１５冷蔵室扉（扉）
３１開閉装置
３２距離検出装置
３３開度制御装置
３４照明装置
３５照明制御装置
３１１ステッピングモータ
３１２減速歯車
３１３固定歯車

Claims

冷蔵庫本体と、
前記冷蔵庫本体の開口部に配置される扉と、
前記扉の開度を変える開度変更装置と、
前記扉に設けられ、前記扉と使用者の手の間の距離に応じた検出値を得る距離検出装置と、
前記距離検出装置による前記検出値に応じて前記開度変更装置を制御する開度制御装置とを備え、
前記検出値は、前記扉と使用者の手の間の静電容量値であり、
前記開度制御装置は、前記扉を開く制御の実行中に前記静電容量値が所定の目標値より低下したことに応じて前記開度を増加させ、かつ前記開度の制御開始後において所定の時間あたりの前記静電容量値の変化量が所定の値を超えた場合に前記開度の制御を終了することを特徴とする冷蔵庫。
冷蔵庫本体と、
前記冷蔵庫本体の開口部に配置される扉と、
前記扉の開度を変える開度変更装置と、
前記扉に設けられ、前記扉と使用者の手の間の距離に応じた検出値を得る距離検出装置と、
前記距離検出装置による前記検出値に応じて前記開度変更装置を制御する開度制御装置とを備え、
前記検出値は、前記扉と使用者の手の間の静電容量値であり、
前記開度制御装置は、前記扉を開く制御の実行中に前記静電容量値が所定の目標値より低下したことに応じて前記開度を増加させ、かつ前記開度の制御開始後において前記静電容量値が一定とみなせる時間の長さが所定の長さより長くなった場合に前記開度の制御を終了することを特徴とする冷蔵庫。
前記開度制御装置は、前記静電容量値が前記所定の目標値より高い場合は前記開度を低下させ、前記静電容量値が前記所定の目標値より低い場合は前記開度を増加させることを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
前記開度制御装置は、前記開度の制御開始前において前記静電容量値が所定の閾値を越えた場合に前記開度の制御を開始することを特徴とする請求項３記載の冷蔵庫。
前記扉に設けられた照明装置と、
前記静電容量値が前記所定の閾値を超えた場合に前記照明装置を点灯させる照明制御装置とを備えることを特徴とする請求項４記載の冷蔵庫。
前記開度制御装置は、前記開度の制御開始後において前記開度変更装置に使用されるモータに流れる駆動電流が所定の電流値を超えた場合に前記開度の制御を終了することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の冷蔵庫。