JP7061975B2 - 断熱扉及び冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、断熱扉及び冷蔵庫に関する。

特許文献１は、ＬＥＤ４６の正面に不透明部を配することでＬＥＤ４６の直接光がユーザの眼に入らないようにしている（図７）。ＬＥＤ４６の光は、導光機能を有する樹脂板４０によって前進し、不透明部６４の間に設けられた透明窓６２から漏れ出る。ユーザにはＬＥＤ４６の間接光が視認されるため、ユーザが直接光を視認してしまい不快感を抱く虞を低減できると思われる。

特開２００９－２５７６２７号公報

特許文献１のように直接光を不透明部によって遮断しようとしても、不透明部の大きさ、ＬＥＤから不透明部までの距離、ユーザの観察角度等によっては直接光がユーザの眼に入る虞がある。この虞を重視する場合は不透明部をより広範囲に設けること等が考えられるが、そうすると漏れ出る光の光度が低下し、コントラストが低下する。また、不透明部が眼とＬＥＤとの間に位置しない角度から観察すると直接光が眼に入ってしまうことに変わりはない。

また、特許文献１は格子状の透明窓から光を漏れ出させるものであるが、例えば文字や図柄の形状に光を出力する表示装置を構成する場合には、光らせる文字や図柄全体に亘って概ね等しい光度を与えることが望まれるところ、特許文献１はそのような表示装置を想定していない。そのような表示装置を簡易に提供するには、例えばＬＥＤの数を増やして光を均一化することが想定し得るが、高価な構成となってしまう。

上記事情に鑑みてなされた第１の本発明は、
少なくとも正面に投光する光源と、
該光源の正面に配され、入射した光の一部又は全部を拡散し、直接入射した光又は前記拡散した光の一部を反射する光作用部と、
前記光源の背後に配され、光を反射する反射部と、
前記光作用部の正面に配されたスペーサ又は空隙と、
前記スペーサ又は空隙の正面に配された文字状又は図柄状の光出力部と、
前記反射部の背後に設けられた断熱材と、を設けた断熱扉である。

上記事情に鑑みてなされた第２の本発明は、
少なくとも正面に投光する光源と、
該光源の正面に配され、光の拡散層、反射層、及び透過抑制層を有する光作用部と、
前記光源の背後に配され、光を反射する反射部と、
前記光作用部の正面に配されたスペーサ又は空隙と、
前記スペーサ又は空隙の正面に配された文字状又は図柄状の光出力部と、
前記反射部の背後に設けられた断熱材と、を有する断熱扉である。

本発明の実施例１の冷蔵庫正面図 実施例１の扉のガラス板背後に配された文字表示装置の正面分解斜視図 実施例１の光加工部材の正面斜視図 実施例１の発光源近傍の（ａ）正面図、（ｂ）裏面図、（ｃ）（ｂ）のＤ矢視断面図および（ｄ）発光源の実装ランド仕様図 実施例１の基板ケース及び発光源の上面断面図 実施例１の光作用部と発光源の（ａ）分解斜視図、（ｂ）斜視図 実施例１の発光源の指向特性の一例 実施例１の光加工部材の位置決め手段の（ａ）正面からみた基板の穴位置を示す図、（ｂ）基板、光加工部材および遮光板の分解斜視図、（ｃ）基板、光加工部材および遮光板を真上から見た分解図

上記のような事情の下、本発明者らは次のように鋭意検討した。
まず、コントラストを保ちつつ直接光を抑制するため、光の一部を透過する層を光源正面に配したところ、直接光が目立つためか光源の形状に倣う形の強い光が観察されるとともに、光源から離れるほど光度が目立って低下した。すなわち、光の拡散や回り込み等を通じた光度の均しが足りないと考えられた。

これを緩和すべく、光の少なくとも一部を拡散する層を重ねたり周囲に配したりと検討を行ったが、光源の形状に沿った強い光を緩和しつつ、広範囲に概ね均一な光度で照射するには不十分であった。

検討を重ねた結果、文字や図柄状に出力される光度の均一化には、光源から光の取出し部分（例えば文字や図柄の形状に形成された透光部）までの間で光を拡散させるとともに、特に拡散後の光路長を確保することが特に寄与することが判明した。また、光度が高い光源による直接光の抑制には、光源正面の光の透過率を低下（吸収率を増加）させることが特に寄与することが判明した。

ＬＥＤなどの光源には反射鏡が内蔵されており、特定方向への光度が最も高く、この方向から角度が大きくなるにつれて光度が低下していくものが広く用いられている。続く実施例では、光度が最も高い方向を正面として説明するが、必ずしもこれに限られるものではない。

本発明の各種の構成要素は必ずしも個々に独立したものである必要はなく、一つの構成要素が複数の部材から成ること、複数の構成要素が一つの部材から成ること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複すること、等を許容する。

［冷蔵庫１］
図１は本実施例の冷蔵庫１の正面図である。
冷蔵庫１は、上方から貯蔵室として、冷蔵室２と、左右に並べた製氷室３および上段冷凍室４と、下段冷凍室５と、野菜室６と、を有している。一例として、冷蔵室２および野菜室６は、およそ３～５℃の冷蔵温度帯の貯蔵室である。冷蔵室２と野菜室６との間には、これらの両室と断熱的に仕切られた０℃以下の冷凍温度帯（例えば、約－２０℃～－１８℃の温度帯）の冷凍室である製氷室３、上段冷凍室４、及び下段冷凍室５が、発泡断熱材等で区画され配置されている。

冷蔵室２の前方開口には、左側冷蔵室扉２ａ及び右側冷蔵室扉２ｂを備え、夫々上下のヒンジを介して回転することで冷蔵室２を開閉するフレンチドアを構成する。上段冷凍室４、製氷室３、下段冷凍室５及び野菜室６の夫々の前方開口には、夫々上段冷凍室扉４ａ、製氷室扉３ａ、下段冷凍室扉５ａ及び野菜室扉６ａを備えている。なお、上段冷凍室扉４ａ、製氷室扉４ａ、下段冷凍室扉５ａ及び野菜室扉６ａは、前後に移動する引き出し式の扉で構成されている。

また、扉２ｂには、文字表示装置３０が設けられている。文字表示装置３０は、扉２ｂの最前面として設けられた透光性の板部材（例えばガラスや透明樹脂板）の背面側に位置している。なお、文字表示装置３０は、扉２ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａに設けてもよい。扉２ａ，２ｂ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ内には、断熱材が配されている。断熱材は、文字表示装置３０の後方に配されている。

［文字表示装置３０］
図２は、扉２ｂのガラス板背後に配された文字表示装置３０の正面分解斜視図である。
文字表示装置３０は、前方側から順に、文字表現部９０、上下に並んだ誘電板５０及び遮光板８０（スペーサ）、光加工部材７０、発光源４３と検知部４２とが設けられた基板４０、並びに基板ケース６０（反射部）、を備えて構成されている。本実施例の文字表示装置３０は静電容量方式の検知部４２によるスイッチを採用しているが、文字表示装置３０を扉２ｂの板部材から露出させる等してスイッチを押下可能にすれば、メカ式のスイッチに代えてもよい。

（文字表現部９０）
文字表現部９０は、不透光性のベース地に対して、文字や図柄状の透光性部分が設けられた光出力部９２を有する。それぞれの光出力部９２には、１字以上の文字や図柄等がまとまって透光性を有するようにいわゆる文字抜き（図柄抜き）されている（以下、互いに近接した１つ以上の文字や図柄を表示群と呼ぶ。）。光出力部９２の背後にはそれぞれ、後述する各発光源４３が設けられている。１つの表示群に対して１つの発光源４３が背後に配されている。各発光源４３の前方に、対応する光出力部９２の表示群の略中央が配置されることが望ましい。図２中、破線で囲んだ領域には、背後に発光源４３が配された光出力部９２が複数含まれている。

（誘電板５０）
誘電板５０は、検知部４２正面に配された誘電性の板状部材であり、検知部４２の検知精度を上げることができる。誘電板５０は或る程度の厚みを備えており、光加工部７０と光出力部９２との間に空隙を設けるスペーサとしての機能も奏し得る。

（遮光板８０）
遮光板８０は、不透光性の遮光部８２をベースとして、一部に空隙又は透光性のある部分としての窓８１を有している。窓８１は、正面視で、光出力部９２に重なっている。遮光部８２を配することで、光加工部７０を通過した光が意図せぬ光出力部９２に漏れることを抑制できる。また、遮光板８０も或る程度の厚みを備えているため、遮光板又は誘電板５０いずれかが存在することでスペーサとしての機能を奏し得る。誘電板５０と遮光板８０とは、概ね同じ厚みで上下に並んで配されている。

（光加工部材７０）
図３は、光加工部材７０の正面斜視図である。
光加工部材７０は、例えば透明なフィルム基材７３をベースとしており、フィルム基材７２に遮光部７１、光作用部７２、高透過部７４が配されている。
遮光部７１は不透光性又は低透光性で、例えば黒色の印刷をフィルム基材７２に施すことで形成できる。これにより意図せぬ方向への光漏れ抑制を図っているが、遮光部７１は必ずしも必須でなく遮光板８０のみによって隣接する窓８１間の光漏れを抑制しても良い。
光作用部７２は、各発光源４３の正面に配されている。光作用部７２は、入射する光の一部を反射し、他の一部を吸収し、他の一部又は残部を透過したり好ましくは拡散するものであり、複数の層から構成されている。光作用部７２の積層構造は後述する。

高透過部７４は、光作用部７２よりも透過率の高い部分であり、例えばフィルム基材７３に何ら加工をしないこと（透明なフィルム基材７３のままにすること）や、フィルム基材７３に孔加工をして空気層にすることで形成できる。

（基板４０）
基板４０は、ガラスエポキシ基板などによって構成され、例えば横長四角形に形成されている。検知部４２は、誘電板５０の背後に配されて静電容量の変化を検出するものであり１つ又は２つ以上設けられている。発光源４３は、光出力部９２の各表示群、窓８１、及び光作用部７２の直後方に配されており、光出力部９２に向けて発光する（光出力部９２に向けて光軸を有している）。使用者が検知部４２近くを触れると、検知部４２の静電容量が変化することで使用者による操作が検出される。変化を検出した検知部４２に応じて、対応する発光源４３がＯＮ／ＯＦＦし、各表示群が点灯／消灯される。発光源４３が点灯すると、光は光作用部７２および窓８１を通って正面の光出力部９２に到達する。後述するように、比較的長い寸法の表示群に対応する光作用部７２の左右外側には高透過部７４が配されている。
発光源４３には、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode, LED）を使用することができる。

＜発光源４３周囲の構造＞
図４は、発光源４３近傍の（ａ）正面図、（ｂ）裏面図、（ｃ）図４（ｂ）のＤ矢視断面図および（ｄ）発光源４３の実装ランド仕様図である。発光源４３周囲の基板４０の構造は、透光性を有する部分又は空隙としての基板窓４０３、基板窓４０３を囲む例えば矩形状の縁部４０２、縁部４０２のうち発光源４３に向かって凸状に延在する凸縁部４０１を有する。
発光源４３の光量の多くは光軸方向である正面に向かうが、一部は基板４０の後方にも洩れて、反射部の一例である基板ケース６０で反射する。基板窓４０３は、反射した光を多く前方に通過させる。

基板窓４０３の正面視寸法は、基板窓４０３の前方に在る表示群の長手寸法の９０％以上、好ましくは全部に重なる。こうすると、基板窓４０３を前方に向かって通過した光が、照射されるべき表示群全域に供給されやすく、表示群全体の視認性を高めることができる。

また、基板窓４０３は、長手方向と短手方向とを有する縁部４０２に囲まれている。発光源４３は、縁部４０２の長手方向に延在する辺から、短手方向に向けて延在する凸縁部４０１に両端それぞれが取り付けられることで、基板窓４０３の略中央に配されている。これにより、基板窓４０３をできる限り大きく確保できるので、基板ケース６０で反射して帰ってきた光を効果的に通過させることができる。また、表示群中央側に発光源４３を配することができる。

また、発光源４３から光出力部９２までの光路長は、概ね、対応する表示群の長手方向（図３に例示する方向）寸法以上確保することが望まれる。しかし、文字表示装置３０は断熱材が配される冷蔵庫扉２ｂに配されるため、できる限り薄くすることが好ましく、前後方向寸法は非常に限られているのが通常である。本実施例では、後述する基板ケース６０（反射部）を凹形状にしたり、光加工部７０の反射層等によって光路長を確保するようにしている。

本実施例の発光源４３は、凸縁部４０１それぞれの背面側に架け渡されていて、そこから正面側に向けて発光素子が配されていることで光軸が正面を向くように設けられている。すなわち、基板４０の後面に発光源４３を架け渡すとともに発光源４３を正面に向けて配したことで、発光源４３の基板４０の厚み（前後寸法）と発光素子の前後寸法との一部又は全部を重ねることができる。したがって、発光素子から光出力部９２までの寸法をより長く確保できるとともに多くの光量を光出力部９２に供給できる。

また、基板４０の基板窓４０３の厚み寸法内に発光源４３を収めることになるから、発光源４３の保護性が高められる。さらに、文字表示装置３０の薄型化が実現されるから、後方に断熱材を多く配することができる。

＜発光源４３のランド＞
凸縁部４０１には、発光源４３とはんだ付けによって固定され、電気的に接続するランド４０４が設けられている。発光源４３は２つの凸縁部４０１間の空隙に配されているため、その自重ははんだ付け部分によって支持されるから、ランド４０４間の距離、すなわち発光源４３の架け渡し長はできるかぎり短くすることが望まれる。この点について発明者らが検討したところ、ランド４０４を凸縁部４０１の端縁４０１１にまで設けると、凸縁部４０１を形成する際の加工によってバリやクラックが発生してしまうことを見出した。このため、ランド４０４は端縁４０１１から０．１０ｍｍ以上離間させるのが望ましい。一方、架け渡し長が長すぎると発光源４３の信頼性を低下させてしまうため、ランド４０４は端縁４０１１から０．２５ｍｍ以下の離間であることが望ましい。

（基板ケース６０）
図５は本実施例の基板ケース６０及び発光源４３の長手方向断面図である。発光源４３後方に配される基板ケース６０は、後方に洩れる光を前方に反射する反射部として機能する。基板ケース６０は、発光源４３から離れる方向に凹んだ凹状の反射部を有している。

上述の通り、光出力部９２の表示群それぞれの全域に光を反射することが望まれるところ、その寸法に応じて好ましい基板ケースの形状（反射部分の形状）が異なる。本実施例における基板ケース６０は、表示群の長手方向寸法が比較的小さい光出力部９２に対しては、図５に例示するような、長手方向に平坦な反射部が好ましい。一方、表示群の長手方向寸法が比較的大きい光出力部９２に対しては、前後方向について、発光源４３の背後の位置が発光源４３に近く、そこから左右方向に離れるにつれて後方に向かう山形状が好ましい。

［光加工部材７０の層構成］
図６は、光加工部材７０の（ａ）分解斜視図、（ｂ）斜視図である。
上述の通り光加工部材７０は、基材７３に複数の印刷層を設けた部材である。フィルム基材７３のベースは透光率の高い構成（例えば透明）としている。また、光出力部９２や窓８１の直後方は光作用部７２や任意で高透過部７４を設けた「表示範囲」とし、他の部分には発光源４３の光漏れを抑制するため透光率の低い遮光部７１（例えば黒色）を印刷している。

表示範囲の中央側には光作用部７２が配されており、長手寸法が長い光出力部９２に対応する表示範囲には、光作用部７２の長手方向両側に、光作用部７２より透過率の高い高透過部７４を設けている。

光作用部７２は、発光源４３側から順に、光を拡散する拡散層７２１、光の一部を反射して他の一部又は残部を透過する反射層７２２、反射層７２２を透過した光の一部を吸収する透過抑制層７２３で構成される。拡散層７２１で拡散された光を反射層７２２で反射し、これらを透過した光の一部を透過抑制層７２３で吸収するべく、発光源４３に近い側からこの順番で配することが好ましいが、これらの層の順番を変更しても或る程度の効果を得ることができる。また、透過抑制層７２３は、例えば比較的短波長の青色又は緑色の発光源４３については省略し得る。比較的短波長の光を発光する発光源４３の光度は、比較的長波長の（例えば赤や橙）光を発光する発光源４３の光度より低くされるため、透過抑制層７２３を長波長の発光源４３と同様に配すると、光を吸収しすぎることがあるためである。

本実施例では、拡散層７２１として凹凸が配されたＵＶ印刷を設けて発光源４３の照射光を透過拡散させ、光作用部７２の端部に光を導光し易くした。反射層７２２には反射率の高い白色印刷を設け、入射する光の少なくとも一部を反射するようにした。透過抑制層７２３は灰色印刷を設け、反射層７２２で透過した照射方向の強い光を吸収するようにした。灰色が濃くなるに従い透過率が低くなる。

対応する表示群の幅（長手寸法）が広い場合や光量の小さい発光源４３の場合、表示範囲内のフィルム基材７３は、長手側端部への光の到達量は比較的少なくなってしまうため、また、反射や吸収による光量の過度の減衰を抑えるため、高透過部７４を設けている。これにより表示部中央と端部の色むらの低減を図ることができる。

図５を参照する。発光源４３から出力される光は、直進・反射・屈折を繰り返し広がる。発光源４３背後に凹状の反射部６０を設けることで後方に照射された光や反射層７２２で後方に反射した光の光路長を確保している。反射部６０が凹状であることから、反射部の底部だけでなく側部でも光が反射できるので、表示範囲外に光が漏れることを抑制できる。また、遮光板８０や誘電板５０によってスペーサとしての機能が奏され、反射部６０で反射した光や拡散層７２１で拡散した光の光路長を確保している。
図５では反射部６０の底部が平坦形状であるが、底部を上述のように発光源４３背後がピークとなる山形状とすると、光出力部９２の左右端へより多く導光することができる。

図７は、本実施例の発光源４３の指向特性の一例である。図７では、径方向（図７中、左右方向）、角度方向（図７中、上方向を０として時計回りに正、反時計回りに負となる方向）とが基準方向として表されている。原点は、発光源４３の位置に設定されている。また、発光源４３の光強度が最大の方向を角度方向の０（すなわち、光軸）としており、そこから角度方向にずれていくと、発光源４３の光強度が光軸に比してどの程度減少するかが、径方向の数値（０％～１００％）で表されている。図７に示すように、本実施例の発光源４３としてのＬＥＤは、概ね［－２０°，２０°］の範囲（合計４０°）で光強度が５０％以上となる。この角度範囲４０°を指向角と呼び、図中２θ１/２で示している。

本実施例では、図６に示す発光源４３から光出力部９２までのＢ寸法と図７に示す発光源４３の指向特性を考慮して、図５の第三の層７２３の範囲を決定した。例えば、Ｂ寸法が４ｍｍで、発光源の指向角２θ１/２が４０度であった場合、下記式（１）より、図５に例示した透過抑制層７２３のＣ寸法を、次のように算出することができる。
Ｃ寸法＝４ｍｍ×ｔａｎ（４０°／２）×２≒２．９ｍｍ 式(１)
これは、光軸を図心として、直径２．９ｍｍ以上の円を含む第三の層７２３を設けるのが好ましいことを示す。本実施例では、このような円に外接する四角形の第三の層７２３を設けている。第三の層７２３は、光軸に重なる位置から離れるほど減光率が低下する方が好ましい。

［光加工部の取り付け構造］
図８は、実施例１の光加工部材７０の位置決め手段の（ａ）正面からみた基板４０の穴位置を示す図、（ｂ）基板４０、光加工部材７０および遮光板８０の分解斜視図、（ｃ）基板４０、光加工部材７０および遮光板８０を真上から見た分解図である。

本実施例では、基板４０は、位置決め用の長穴Ｋ，穴Ｌを有しいる。長穴Ｋは、遮光板８０と光加工部材７０および基板４０の熱膨張係数が異なることから、温度で膨張収縮による割れ等の影響が出ない様、長穴としている。

光加工部材７０は、長穴Ｋ，穴Ｌに対応した位置に抜き穴を有している。抜き穴は、基板４０の長穴Ｋの短手寸法、穴Ｌ径寸法と同等又は若干大きめとしている。

遮光板８０は、前記基板４０の長穴Ｋ，穴Ｌに対応した位置に凸部Ｍ，Ｎを設けている。凸部Ｍ，Ｎにて光加工部材７０の位置決め、固定を行う。

３０ 文字表示装置
４０ 基板
４０１ 凸縁部
４０２ 縁部
４０３ 基板窓
４０４ ランド
４０１１ 凸縁部の端縁
４２ 検知部
４３ 発光源（光源）
５０ 誘電板
６０ 基板ケース（反射部）
７０ 光加工部
７１ 光加工部の遮光部
７２ 光作用部
７２１ 拡散層（ＵＶ印刷層）
７２２ 反射層（白色印刷層）
７２３ 透過抑制層（灰色印刷層）
７３ フィルム基材
７４ 高透過部
８０ 遮光板
８１ 窓
８２ 遮光板の遮光部
９０ 文字表現部
９２ 光出力部

Claims (7)

1. 少なくとも正面に投光する光源と、
   該光源の正面に配され、入射した光の一部又は全部を拡散し、直接入射した光又は前記拡散した光の一部を反射する光作用部と、
   前記光源の背後に配され、光を反射する反射部と、
   前記光作用部の正面に配されたスペーサ又は空隙と、
   前記スペーサ又は空隙の正面に配された文字状又は図柄状の光出力部と、
   前記反射部の背後に設けられた断熱材と、を設けた断熱扉であって、
   前記光源と、前記光源側方に配された基板窓と、前記光源及び前記基板窓を囲む縁部と、該縁部から前記光源に向けて延在する凸縁部と、該凸縁部に配されたランドと、を有する基板を有し、
   前記ランドは、前記凸縁部のうち前記光源に対向する端縁から０．１０ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下離間して配されている断熱扉。
2. 少なくとも正面に投光する光源と、
   該光源の正面に配され、光の拡散層、反射層、及び透過抑制層を有する光作用部と、
   前記光源の背後に配され、光を反射する反射部と、
   前記光作用部の正面に配されたスペーサ又は空隙と、
   前記スペーサ又は空隙の正面に配された文字状又は図柄状の光出力部と、
   前記反射部の背後に設けられた断熱材と、を有する断熱扉であって、
   前記光源と、前記光源側方に配された基板窓と、前記光源及び前記基板窓を囲む縁部と、該縁部から前記光源に向けて延在する凸縁部と、該凸縁部に配されたランドと、を有する基板を有し、
   前記ランドは、前記凸縁部のうち前記光源に対向する端縁から０．１０ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下離間して配されている断熱扉。
3. 前記拡散層、前記反射層、前記透過抑制層と、を前記光源に近い側からこの順で有する請求項２に記載の断熱扉。
4. 前記反射部は、前記光源から離れる方向に凹んだ凹状である請求項１乃至３何れか一項に記載の断熱扉。
5. 前記反射部の底部は、前記光源の背後が前記光源に近く、そこから左右方向に離れるにつれて後方に向かう山形状である請求項４に記載の断熱扉。
6. 前記光出力部の直後方の範囲であって、前記光作用部の長手方向外側に、該光作用部より透過率の高い高透過部を有する請求項１乃至５何れか一項に記載の断熱扉。
7. 請求項１乃至６何れか一項に記載の断熱扉を有する冷蔵庫。

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