JP7441644B2

JP7441644B2 - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP7441644B2
Application number: JP2019231398A
Authority: JP
Inventors: 晴樹額賀; 良二河井; 貴史山▲崎▼; 慎一郎岡留; 遵自鈴木; 奨一加納
Original assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2024-03-01
Anticipated expiration: 2039-12-23
Also published as: CN113091374A; CN113091374B; JP2021099194A

Description

本発明は、冷蔵庫に関する。

冷却器（蒸発器）によって熱交換された冷気を、送風手段で各貯蔵室に送風する、いわゆる冷気強制循環方式の冷蔵庫において、各貯蔵室への冷気流量を制御するために、開閉式のダンパ装置を設けることが知られている。

このダンパ装置の構成として、例えば特許文献１には、「開口部が形成されたフレームと、前記開口部を開閉するためのバッフルと、前記バッフルを駆動する駆動機構と、を有し、前記バッフルは、開閉板と、該開閉板の一方面側に保持され、厚さ方向の第１面側が前記開口部の周りに当接するシート状の弾性部材と、を備え、前記開閉板は、前記弾性部材の前記第１面とは反対側の第２面側を支持する支持面と、前記弾性部材の前記第１面側に向けて突出し、当該第１面側に重なって前記弾性部材を前記支持面との間に保持する複数の保持部と、を有する」ことが記載されている。

特開２０１５－１９４３１６号公報

特許文献１のように、枠（フレーム）に形成された開口部への弾性部材の当接及び離間によって、開口部を開閉するダンパ装置は、開口部に付着した結露水が凍結した状態でフラッパ（バッフル）を開閉すると、枠とフラッパの間に凍結した氷を挟み込む可能性があった。氷を挟み込むと、ダンパの閉状態であっても、枠とフラッパの間に隙間が生じてしまい、冷気が漏れて貯蔵室を冷やし過ぎてしまう恐れがある。

本発明は、上記事情に鑑み、氷挟み込みのメカニズムを詳細に分析することで成されたものであり、その目的は、貯蔵室の冷え過ぎを防止した冷蔵庫を提供することにある。

本発明は、開口を囲む環状の縁部を有する枠と、モータと、前記開口の上側に配された軸と、前記枠の一方側に配された蒸発器室と、前記枠の他方側に配されて、少なくとも冷蔵温度帯に設定可能な貯蔵室と、前記モータから回動力を付与され、前記軸を中心として回動して前記縁部に当接及び離間するフラッパと、を有し、前記フラッパが前記縁部に当接した状態で、前記縁部の内周面に付着した水を凍結させて前記フラッパ及び前記縁部を渡る氷を生成し、該氷の存在下で前記モータを駆動させて前記フラッパを回動させると、該氷の過半の質量が前記枠に付着したまま、前記フラッパが前記枠から離間する。

本発明によれば、貯蔵室の冷え過ぎを防止した冷蔵庫を提供できる。

第１実施形態に係る冷蔵庫の正面図。図１のII－II線矢視断面図。図２のII－II線矢視断面図。図３の断熱仕切壁より背面側の風路構成を示す図。閉状態の第１ダンパの正面斜視図。閉状態の第１ダンパの背面斜視図（但し、上下反転させたもの）。開状態の第１ダンパの側面断面図。パッキンの正面斜視図。パッキンの側面断面図（図８のＰ－Ｐ断面図）。ポリエチシート製のパッキン（比較例）とシリコンゴム製のパッキン（実施形態）を圧縮した時の反発力を示すグラフ。図２の第１ダンパの周囲を拡大した図。氷を挟み込むメカニズムを簡易的に表した図。引張力Ｆ１とせん断力との関係を示す図。氷のせん断付着強度を測定する方法の一例を示す模式図。氷の引張付着強度を測定する方法の一例を示す模式図。ゴム弾性の特性を有するフラッパの回動時の変形を示す図。実施形態２に係る第１ダンパの側断面図。実施形態３に係る第１ダンパの側断面図。実施形態４に係る第１ダンパの側断面図。実施形態５に係る第１ダンパの側断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態に係る冷蔵庫１００の正面図である。冷蔵庫１００は、食品等を冷やす機器であり、冷蔵室Ｒ１等が設けられた筐体Ｍを備えている。図１の例において冷蔵庫１００の内部には、上から順に、冷蔵室Ｒ１と、左右に並ぶ製氷室Ｒ２・冷凍室Ｒ３の他、第１切替室Ｒ４と、第２切替室Ｒ５と、が設けられている。

冷蔵室Ｒ１は、庫内を冷蔵温度帯（０℃以上）の例えば平均的に４℃程度にした冷蔵貯蔵室である。製氷室Ｒ２及び冷凍室Ｒ３は、庫内を冷凍温度帯（０℃未満）の例えば平均的に－１８℃程度にした冷凍貯蔵室である。第１切替室Ｒ４及び第２切替室Ｒ５は、操作部２００によって冷凍温度帯または冷蔵温度帯に設定可能な切替貯蔵室で、例えば、平均的に４℃程度にする冷蔵モードと、平均的に－１８℃程度にする冷凍モードとに切り替えられる。

冷蔵庫１００は、断熱箱体２０（図２参照）とともに冷蔵室Ｒ１を形成するフレンチ型（いわゆる観音開き型）の冷蔵室ドア１１ａ，１１ｂを備えている。また、冷蔵庫１００は、引き出し式のドアとして、製氷室Ｒ２のドア１２や、冷凍室Ｒ３のドア１３の他、第１切替室Ｒ４のドア１４、第２切替室Ｒ５のドア１５を備えている。これらの各ドアの内部には、断熱材である発泡ウレタンが充填されている。

図２は、図１のII－II線矢視断面図である。なお、図２では、空気の流れを実線矢印で示している。図２に示す冷蔵庫１００の庫内・庫外は、発泡断熱材が充填された筐体Ｍによって隔てられている。なお、筐体Ｍの背面や側面、底面などには、上記した発泡断熱材に加えて、真空断熱材２１（図３も参照）が設けられている。これらの真空断熱材２１は、グラスウールやウレタン等の芯材を外包材で包んで構成されている。

図２に示すように、冷蔵室Ｒ１と冷凍室Ｒ３とは、断熱仕切壁２２ａによって仕切られている（冷蔵室Ｒ１と製氷室Ｒ２も同様：図１参照）。冷凍室Ｒ３と第１切替室Ｒ４とは、断熱仕切壁２２ｂによって仕切られている（製氷室Ｒ２と第１切替室Ｒ４も同様：図１参照）。第１切替室Ｒ４と第２切替室Ｒ５とは、断熱仕切壁２２ｃによって仕切られている。また、第１切替室Ｒ４と第２蒸発器室Ｒ６とは、断熱仕切壁２２ｄによって仕切られている（第２切替室Ｒ５と第２蒸発器室Ｒ６とも同様）。

冷蔵室ドア１１ａ，１１ｂの庫内側には、複数のドアポケットＪ１や複数の棚Ｊ１ａが設けられている。製氷室Ｒ２には、ドア１２（図１参照）と一体に引き出される製氷室容器（図示せず）が設置されている。冷凍室Ｒ３には、ドア１３と一体に引き出される冷凍室容器Ｊ３が設置されている。第１切替室Ｒ４には、ドア１４と一体に引き出される複数の第１切替室容器Ｊ４が設置されている。第２切替室Ｒ５には、ドア１５と一体に引き出される複数の第１切替室容器Ｊ５が設置されている。

断熱仕切壁２２ａの上側には、冷蔵室Ｒ１の温度帯よりも低めに設定されたチルド室Ｒ１ａが設けられている。そして、後記する第１蒸発器ＥＶ１や第１送風機Ｆａ１の他、断熱仕切壁２２ａの内部に設けられたヒータ（不図示）によって、チルド室Ｒ１ａの温度を所定に変化させるようになっている。

第１蒸発器ＥＶ１は、冷蔵室Ｒ１を冷やすためのクロスフィンチューブ式の熱交換器であり、冷蔵室Ｒ１の背面側の蒸発器室Ｒ１ｂに設けられている。第１蒸発器ＥＶ１は、圧縮機３０と、複数の凝縮器３１と、キャピラリチューブ（不図示）とによって、冷凍サイクルを構成している。第１蒸発器ＥＶ１との熱交換で低温になった空気は、第１蒸発器ＥＶ１の上側の第１送風機Ｆａ１によって、吹出風路ｈａ及び吹出口ｈｂを順次に介して、冷蔵室Ｒ１に導かれる。このように冷蔵室Ｒ１に導かれた空気は、戻り口ｈｃを介して、再び第１蒸発器ＥＶ１に導かれる。

また、第１蒸発器ＥＶ１の下側には、この第１蒸発器ＥＶ１から滴り落ちる水を受ける桶２３ａが設けられている。この桶２３ａの表面には、ヒータ２４ａが設置されている。そして、桶２３ａに溜まった水が凍結した場合でも、ヒータ２４ａに通電することで、氷を融解させるようになっている。なお、上記した融解に伴う水は、排水管（不図示）を介して、圧縮機３０の上側の蒸発皿２５に流れ落ちる。

第２蒸発器ＥＶ２は、製氷室Ｒ２，冷凍室Ｒ３，第１切替室Ｒ４，第２切替室Ｒ５を冷やすためのクロスフィンチューブ式の熱交換器であり、第２切替室Ｒ５の背面側の蒸発器室Ｒ６に設けられている。第２蒸発器ＥＶ２は、圧縮機３０と、機械室凝縮器（不図示）と、筐体Ｍの外周に設けられる凝縮器３１と、キャピラリチューブ（不図示）とによって、冷凍サイクルを構成している。

また、第２蒸発器ＥＶ２の下側には、この第２蒸発器ＥＶ２から滴り落ちる水を受ける桶２３ｂが設けられている。この桶２３ｂの上方には、ヒータ２４ｂが設置されている。ヒータ２４ｂは、例えば５０Ｗ～２００Ｗの電気ヒータで、本実施形態では１５０Ｗのとしている。第２蒸発器ＥＶ２の除霜時に発生した除霜水（融解水）は桶２３ｂから排水管（不図示）を介して圧縮機３０の上側の蒸発皿２５に流れ落ちる。

冷蔵庫１００は、第１切替室５及び第２切替室６への送風量を制御あるいは送風を遮断する手段として、第１ダンパ１０１，第２ダンパ１０２（図３参照）を備えている。第１ダンパ１０１は第１切替室Ｒ４の背部に実装され、第２ダンパ１０２は第２切替室Ｒ５の背部に実装されている。

冷蔵庫１００の筐体Ｍの上面に設置されたカバー２６内には、庫外空気の温度・湿度を検出する温湿度センサ２７が設置されている。また、冷蔵庫１００の各貯蔵室には温度を検出する温度センサ（不図示）が設置されている。また、冷蔵庫１００の上部の背面側には、制御基板２８が設置されている。

制御基板２８は、各センサの出力値や操作部２００（図１参照）の設定、ＲＯＭに予め記録されたプログラム等を基に、圧縮機３０や第１送風機Ｆａ１、第２送風機Ｆａ２、第１ダンパ１０１、及び第２ダンパ１０２の制御を行っている。なお、図２の残りの風路構成については、後記する。

図３は、図２のII－II線矢視断面図である。図４は、図３の断熱仕切壁２２ｄより背面側の風路構成を示している図である。なお、図３と図４では、空気の流れを実線矢印で示している。

第２蒸発器ＥＶ２と熱交換して低温になった空気は、第２蒸発器ＥＶ２の上方に設けた第２送風機Ｆａ２を駆動することにより、第１ダンパ１０１，第２ダンパ１０２の開閉状態に依らず第２ファン吐出風路５０，冷凍室風路５１，冷凍室吐出口５２を介して製氷室２Ｒ及び冷凍室３Ｒに導かれ、製氷室２Ｒの製氷皿（不図示）内の水，容器２ｂ内の氷，冷凍室３Ｒ内の容器３ｂに収納された食品等を冷却する。製氷室２Ｒ及び冷凍室３Ｒを冷却した空気は、冷凍室戻り口５３より冷凍室戻り風路５４を介して、第２蒸発器室Ｒ６に戻り、再び第２蒸発器ＥＶ２と熱交換する。

第１ダンパ１０１が開放状態に制御されている場合は、第２ファンＦａ２により昇圧された空気は、第２ファン吐出風路５０，第１ダンパ１０１，第１切替室吐出口５５を介して、第１切替室Ｒ４に送られて、第１切替室容器４ｂ内の食品を冷却する。第１切替室Ｒ４を冷却した空気は、第１切替室戻り口５６から冷凍室戻り風路５４を流れて、第２蒸発器室Ｒ６に戻り、再び第２蒸発器ＥＶ２と熱交換する。

第２ダンパ１０２が開放状態に制御されている場合は、第２ファンＦａ２により昇圧された空気は、第２ファン吐出風路５０，第２切替室風路５７，第２ダンパ１０２，第２切替室吐出口５８を介して、第２切替室Ｒ５に設けた第２切替室容器５ｂ内に送られて、第２切替室容器５ｂ内の食品を冷却する。第２切替室Ｒ５を冷却した空気は、第２切替室戻り口５９，第２切替室戻り風路６０（図２参照）を流れて、第２蒸発器室Ｒ６に戻り、再び第２蒸発器ＥＶ２と熱交換する。

図５は、閉状態の第１ダンパ１０１の正面斜視図である。図６は、閉状態の第１ダンパ１０１の背面斜視図（但し、上下反転させたもの）である。図７は、開状態の第１ダンパ１０１の側面断面図である。

第１ダンパ１０１は、開口Ｏを囲む環状の縁部を有する枠３２１と、駆動部であるモータ３２３と、開口Ｏの上側に配された軸３２４と、モータ３２３から回動力を付与され軸３２４を中心として回動して縁部に当接及び離間するフラッパ３２２と、を備える。ここで、フラッパ３２２は、フラッパ本体８０と、このフラッパ本体８０に装着されるパッキン９０と、を有する。なお、枠３２１はＡＢＳ樹脂で形成され、パッキン９０はシリコンゴムで形成されている。このような構成により、第１ダンパ１０１が開状態の時には開口Ｏが開放され、第１ダンパ１０１が閉状態の時には開口Ｏが閉塞される。

開口Ｏ、枠３２１、フラッパ３２２及びパッキン９０は、軸３２４のモータ３２３からの延在方向（左右方向）が長手方向となる形状である。軸３２４は、モータ３２３に接続する第１の端部から長手方向に延在しており、さらに短手方向である上下方向に延在してフラッパ３２２に第２の端部が接続している。

フラッパ３２２は、モータ３２３の駆動による回転力を軸３２４を介して受けることで回動し、開口Ｏを開閉する部材である。フラッパ３２２は、長手方向の端側（左端側）で軸３２４の第２の端部に接続している。本実施形態では、このうち短手方向の一方側（下側）で第２の端部に接続している。

フラッパ３２２は、背面において、左右方向の左端側と右端側それぞれに、短手方向に延在するリブ３２６を有している。フラッパ３２２が受けるモータ３２３からの回動力は軸３２４を介して伝わるため、フラッパ３２２のうち、軸３２４に近い側（左側）は比較的強い力で枠３２１に当接し得るが、遠い側（右側）は比較的弱い力で当接し得る。このため、少なくとも遠い側に凸部としてのリブ３２６を配することで、回動力（当接力）が遠い側にも伝達しやすいようにできる。本実施形態では近い側にもリブ３２６を配している。

軸３２４について、モータ３２３と反対側には、軸押さえ３２９が配されていて、軸３２４の第３の端部が軸押さえ３２９に接続している。これにより軸３２４の支持を強固にできる。第１の端部と第３の端部とは同一直線上に位置している。また、フラッパ３２２の長手方向のうち、軸３２４が在る側と反対側（本実施形態では、軸３２４から遠い側のリブ３２６と略同じ位置）には、軸３２４の回動に従動する従動軸３２８と、従動軸３２８を押える従動軸押え３２９とが配されている。本実施形態では、従動軸３２８が円筒形状の凹、従動軸押え３２９が平板のリブから円筒の凸が出ている形状となっており、従動軸３２８の凹と従動軸押え３２９の凸によって、軸３２４に対して、開閉方向以外の動きを制限できる。凹凸は逆に設置しても良い。

第１ダンパ１０１には、枠３２１の周面、好ましくは全周にヒータＨ１が設けられている。このヒータＨ１は、例えば直径３ｍｍのリード線で構成されたヒータ線ＨＥと、このヒータ線ＨＥを覆うアルミシートＡＳと、によって構成されている。アルミシートＡＳは、ヒータ線ＨＥからの熱を枠３２１の全体に広げるものであり、アルミ箔によって構成されている。

フラッパ本体８０は、パッキン９０と係合しており、パッキン９０と係合する係合部としてのツメ３２７を有する。そしてパッキン９０は、ツメ３２７に対応する箇所に係合部としての、後記する孔９３を有する。ツメ３２７は、本実施形態ではフラッパ３２２外周のうち上下及び左右側に設けられており、上側と下側とは個数が異なる。これにより、パッキン９０の装着向きを組立者が誤ってしまうことを抑制できる。

図８は、パッキン９０の正面斜視図、図９は、パッキン９０の側面断面図（図８のＰ－Ｐ断面図）である。

本実施形態のパッキン９０は、開口Ｏの閉塞時に枠３２１に当接する閉塞補助部９１と、閉塞補助部９１を挟んで枠３２１と反対側に位置する主面部９２１を有する受け面９２と、孔９３と、孔９３を挟んで受け面９２と前後方向で反対側に位置する返し面９４と、を備える。

閉塞補助部９１は、受け面９２等と同一材料で形成されており、弾性変形が可能である。受け面９２は、開口Ｏの開放時には閉塞補助部９１との間に空隙を有して離間している。モータ３２３の駆動によってパッキン９０が枠３２１に近づくと、閉塞補助部９１が枠３２１に当接することで開口Ｏが概ね閉塞される。閉塞補助部９１は薄いヒレ状に形成されており、受け面９２との間に空隙を有しているため容易に変形し、モータ３２３のトルクに対する抵抗を殆ど発揮しない。さらにモータ３２３が駆動すると、閉塞補助部９１は枠３２１で押さえられているため閉塞補助部９１と受け面９２とが相対的に近づいていって接触し、枠３２１と受け面９２とで閉塞補助部９１を押えつける。これにより、比較的小さいモータトルクであっても閉塞補助部９１の当接及び変形によって開口Ｏの閉塞を効果的に行える。

パッキン９０の受け面９２は、フラッパ３２２の形状に沿った形状である。このため、ここではパッキン９０の受け面９２の説明によって、フラッパ３２２の説明も併せて行う。パッキン９０の受け面９２は、上下端側にそれぞれ配された主面部９２１と、中央側に配されて前方（開口Ｏ側）に突出した突出部９２２と、これらを接続する接続部９２３と、を有する。

主面部９２１は、枠３２１とともに閉塞補助部９１を押し潰していく部分である。突出部９２２は、開口Ｏを閉塞した状態では、開口Ｏの縁よりも前方に位置することになる部分である。閉塞補助部９１の根元は受け面９２に位置し、好ましくは接続部９２３に位置する。

このような受け面９２（フラッパ３２２）の構造にすると、受け面９２（フラッパ３２２）が立体的になることから、剛性を確保しやすく、強度を向上できる。

また、閉塞補助部９１又は接続部９２３が、枠３２１の縁部に接触するとともに、縁部の前後両側に受け面９２（後側に主面部９２１、前側に突出部９２２）を配することができるから、開口Ｏの閉塞を立体的に行うことができるので、より密閉性の高い閉塞を行うことができる。この点、フラッパ３２２を回動させるモータ３２３は、フラッパ３２２の開閉動作において通常、厳密に回動角度が設定できるような高価なモータを利用しない。すなわち、開閉動作におけるフラッパ３２２に加えられるトルク量や回動角度量が一定ではない。本実施形態もそのようなモータ（開閉動作ごとにトルク量や回動角度量が変動し得るモータ）を利用している。このような条件下でも本実施形態のようなフラッパ３２２形状であれば、閉塞補助部９１が接続部９２３から好ましくは前方に向けて延在しているため、広い回動角度範囲で閉塞補助部９１や接続部９２３が枠３２１の縁部に接触できることから、安定した閉塞が可能である。

なお、孔９３は、パッキン９０の非貫通孔にしてもよいが、パッキン９０に付着した水が孔９３内部で凍結することを抑制すべく貫通孔であることが好ましい。また、閉塞補助部９１は、根元から先端側に向かうにつれて一旦前方（開口Ｏ側）に向かい、その後先端側に向かうにつれて後方に向かう、反り返り形状となっている。

図１０は、ポリエチシート製のパッキン（比較例）とシリコンゴム製のパッキン９０（実施形態）を圧縮した時の反発力を示すグラフである。横軸は、閉塞補助部９１を枠３２１と受け面９２とで挟んで接触し始めた自然状態を０とし、この自然状態から潰した距離をとったものである。縦軸は、横軸の距離にする場合に必要な圧縮力である。この図１０によれば、パッキン９０の材料として、ポリエチシートよりも柔らかく変形の大きいシリコンゴムを用いることで、小さいトルクで密閉性を確保できることが分かる。

図１１は、図２における第１ダンパ１０１の周囲を拡大した図である。図１１では、第１ダンパ１０１が閉状態となっている。また、第１ダンパ１０１は、略垂直に設置されており、開口Ｏを囲む縁部が鉛直方向に位置している。

フラッパ３２２は、第２蒸発器ＥＶ２側に開閉するように構成されている。具体的には、モータ３２３及び軸３２４が、開口Ｏを囲む枠３２１の縁部に対して、後側（第２蒸発器室Ｒ６側）に配されている。このように構成することで、第１ダンパ１０１が閉状態ときに、第２蒸発器室Ｒ６側にある第２ファンＦａ２を稼働しても、発生圧力によりフラッパ３２２が前側に開いて空気流が第１切替室Ｒ４側に漏れるのを抑制できる。なお、第１ダンパ１０１を開状態のときは、モータ３２３からのトルクがフラッパ３２２に加えられているため、フラッパ３２２が発生圧力により前側に押されても閉じることはない。

第１切替室Ｒ４が冷蔵温度帯に設定されている場合、第１ダンパ１０１は閉状態を保持する時間が長くなる。このような運転条件では、第１ダンパ１０１の第２蒸発器ＥＶ２側（図１１中の右側）は低温低湿に保持され、第１ダンパ１０１の第１切替室Ｒ４側は高温高湿に保持される。ゆえに、第１ダンパ１０１のフラッパ３２２が低温になることで、第１切替室Ｒ４の空気が冷やされて、第１切替室Ｒ４側のフラッパ３２２表面に霜が付着・成長する。

第１ダンパ１０１のフラッパ３２２表面で成長した霜は、除霜運転時にヒータＨ１によって加熱されて、水に相変化し、第１切替室Ｒ４の下方へと排水される。しかしながら、枠３２１の縁部の下内周面に水が滞留して凍結することがあった。本実施形態は、この凍結した氷が、第１ダンパ１０１の開閉動作を通じて、枠３２１とフラッパ３２２との間に挟み込み、第１ダンパ１０１の閉状態時に漏れが生じしてしまう可能性のあることを新たに見つけたため、その対処法を提案するものである。

図１２は、氷４０１を挟み込むメカニズムを簡易的に表した図である。図１２では、メカニズムを説明するにあたり、枠３２１やフラッパ３２２などを簡易的な形状で表している。

冷蔵庫１００の冷却運転中、フラッパ３２２の第１切替室Ｒ４側の表面には、霜４００が繰り返し生成される（図１２（ａ）参照）。

フラッパ３２２の表面に成長した霜４００は、除霜運転により加熱され、溶けて排水されるが、枠３２１の縁部の下内周面に、除霜後の排水の一部が滞留する場合があった。そして、冷蔵庫１００が冷却運転になると氷４０１が生成される（図１２（ｂ）参照）。生成された氷４０１は、枠３２１の縁部に付着しつつ、フラッパ３２２にも付着する。

さらに、第１切替室Ｒ４を冷却する場合には、軸３２４にトルクを加えて、フラッパ３２２を後側へ回動して第１ダンパ１０１を開状態にし、第１切替室Ｒ４へ冷気を供給する。このとき、フラッパ３２２と氷４０１の界面においては、フラッパ３２２から氷４０１を引き剥がそうとする引張力Ｆ１が加わる（図１２（ｃ）参照）。この引張力Ｆ１が、フラッパ３２２と氷４０１間の付着強度より大きくなれば、氷４０１がフラッパ３２２から離間することになる。一方、枠３２１と氷４０1の界面には、枠３２１から氷４０１を引き剥がそうとするせん断力Ｆ２が加わる（図１２（ｃ）参照）。このせん断力Ｆ２が、枠３２１と氷４０１間の付着強度より大きくなれば、氷４０１が枠３２１から離間することになる。

ここで、図１２の形状のように、縁部の下内周面が水平となる場合、上記引張力Ｆ１と上記せん断力Ｆ２は同じ大きさの力と見做せる。このため、フラッパ３２２と氷４０１間の付着強度が、枠３２１と氷４０１間の付着強度よりも大きい場合、軸３２４にトルクを加えていくと、せん断力Ｆ２が、枠３２１と氷４０１間の付着強度を上回るようになる。すると、氷４０１が枠３２１から離間し、フラッパ３２２に氷４０１が付着したまま、フラッパ３２２が枠３２１から離間し始める。氷４０１が枠３２１から剥がれる瞬間は、フラッパ３２２が弾性変形する（たわむ）ことで、氷４０１を略水平方向に移動させる（図１２（ｄ）参照）。

その後、弾性変形したフラッパ３２２は元の形状に戻る（図１２（ｅ）参照）。さらに、第１ダンパ１０１の閉状態にするためフラッパ３２２を逆向きに回動させると、フラッパ３２２は枠３２１に向かって移動する（図１２（ｅ）参照）。このとき、氷４０１の下端が枠３２１の縁部の下内周面にある初期位置へ戻るための回転軌道は、枠３２１の後側に接触するため、初期位置へ戻ることができず、フラッパ３２２と枠３２１の間に氷４０１を挟み込んでしまう（図１２（ｆ）参照）。

以上のように、氷４０１がフラッパ３２２側に付着すると、回転軌道の関係で、氷４０１は元の位置に戻ることができず、枠３２１とフラッパ３２２の間に氷４０１が挟まり、隙間が生成されることで冷気が第１切替室Ｒ４に漏れる、ことがあった。特に、第１切替室Ｒ４が冷蔵温度帯に設定されている場合、漏れた冷気量に応じて第１切替室Ｒ４内をヒータ（不図示）で加熱する必要があり、これにより消費電力量が増加する恐れがある。

また、本実施形態では、上記のようにフラッパ３２２が、独立気泡材料ではなくシリコンゴムを用いて形成されているため、フラッパ３２２の表面（少なくとも縁部に当接する面）が平滑となっている。なお、本明細書における「平滑」とは、凹凸が全くないものだけを意味する訳ではなく、独立気泡材料の表面よりも小さな凹凸であれば、凹凸が僅かに存在しているものも含む。このように、フラッパ３２２の表面が平滑であると、フラッパ３２２と氷４０１との接触面積が（独立気泡材料よりも）大きくなる。すると、フラッパ３２２に氷４０１が付着しやすくなり、結果として、フラッパ３２２と枠３２１の間に氷を挟み込むリスクが高くなる。

そこで、本実施形態では、枠３２１の縁部の下内周面を工夫することで、縁部と氷４０１の界面に作用するせん断力Ｆ２を小さくした。これにより、枠３２１と氷４０１間の付着強度が、フラッパ３２２と氷４０１間の接着強度と比べて小さい場合でも、氷４０１がフラッパ３２２から離間し易くした。

図１３は、引張力Ｆ１と、せん断力Ｆ２と、を示した図である。本実施形態では、枠３２１の縁部の下内周面に角度θの傾斜を設けることで、せん断力Ｆ２を小さくし、氷４０１を枠３２１側に残すようにしている。

一般的に、枠３２１に用いられるような樹脂材料（本実施形態ではＡＢＳ樹脂）においては、せん断方向の付着強度よりも、引張方向の付着強度が１０倍ほど大きいことが知られている。ゆえに、引張・圧縮方向に力を逃がすことで、せん断方向に加わる力をＦ１からＦ１cosθに低減でき、これにより、氷４０１を枠３２１側に残し、氷４０１の挟み込みが抑制でき密閉性が向上する。本実施形態では、枠３２１側に氷４０１を残すために、傾斜角度θを４５°としている。

なお、氷４０１を枠３２１側に残すためには、フラッパ３２２と氷４０１の引張付着強度をσ_Flap［Ｐａ］、枠３２１と氷４０１のせん断付着強度をτ_Frame［Ｐａ］、枠３２１の縁部の下内周面の傾斜角度をθ[°]としたときに、以下の（式１）の関係が成立するようにすればよい。

これにより、フラッパ３２２が枠３２１の縁部に当接した状態で、縁部の内周面に付着した水を凍結させてフラッパ３２２及び縁部を渡る氷４０１を生成し、この氷４０１の存在下でモータ３２３を駆動させてフラッパ３２２を回動（第１の回動）させると、氷４０１の８０％～９０％（少なくとも過半）の質量が枠３２１に付着したまま、フラッパ３２２が枠３２１から離間する。また、この第１の回動の後、フラッパ３２２を逆向きに回動（第２の回動）させると、フラッパ３２２と縁部とが当接する。つまり、フラッパ３２２の開閉に伴う氷４０１の挟み込みが抑制され、第１ダンパ１０１の閉状態において、枠３２１とフラッパ３２２の間に隙間が生じ難く、冷気漏れによる第１切替室Ｒ４の冷やし過ぎを防ぐことが可能となる。

また、フラッパ３２２のパッキンが、シリコンゴムのようにゴム弾性の特性を有する材料の場合、フラッパ３２２と氷４０１の界面では、図１６に示すように、第１の回動の最初は引張力のみが作用するが、次第にパッキンが変形し、せん断力が作用するようになる。そして、このせん断力が、フラッパ３２２と氷４０１のせん断付着強度より大きくなれば、氷４０１がフラッパ３２２から離間する。このように、ゴム弾性の特性を有する材料でフラッパ３２２を形成すれば、氷４０１を枠３２１側に残し易くできる。

ここで、フラッパ３２２と氷４０１の引張付着強度と、枠３２１と氷４０１のせん断付着強度は、以下に示す方法により、簡易的に測定が可能である。

図１４は、氷４０１のせん断付着強度を測定する方法の一例を示す模式図である。ここでは、図１４に示すデジタルフォースメータ４１５を用いてサンプル（本実施形態ではＡＢＳ樹脂）と氷４０１のせん断剥離力を測定し、（式２）から枠３２１と氷４０１のせん断付着強度τ_Frameを求める。

ここで、Ｆ_Frame _peakは枠３２１と氷４０１のせん断剥離力（Ｎ）で、Ａ_iceは枠３２１と氷４０１の接触面積（ｍ^２）である。具体的には、枠３２１の材料（本実施形態ではＡＢＳ）でできた平板４１１の上に容器４１２を置き、容器４１２内で氷４０１を生成する。容器４１２の下端には、例えばリングボルト４１３が備えられており、リングボルト４１３に糸４１４を取り付け、糸４１４のもう一方の端部をデジタルフォースメータ４１５に取付ける。その後、デジタルフォースメータ４１５を略水平に引張ることで、枠３２１と氷４０１のせん断剥離力を測定可能である。

なお、上記の測定は、氷４０１が溶けない０℃以下の状態で実施するのが望ましい。また、図１３ではデジタルフォースメータ４１５を用いたが、より高精度に測定する場合には、ロードセルを用いても構わない。

図１５は、氷の引張付着強度を測定する方法の一例を示す模式図である。ここでは、図１５に示すデジタルフォースメータ４１５を用いてサンプル（本実施形態ではシリコンゴム）と氷４０１のせん断剥離力を測定し、（式３）からフラッパ３２２と氷４０１の引張付着強度τ_Frameを求める。

ここで、Ｆ_flap _peakはフラッパ３２２と氷４０１の引張剥離力（Ｎ）で、Ａ_iceはフラッパ３２２と氷４０１の接触面積（ｍ^２）である。具体的には、フラッパ３２２の材料（本実施形態ではシリコンゴム）でできた平板４１１の上に容器４１２を置き、容器４１２内で氷４０１を生成する。容器４１２の上部には、例えばリングボルト４１３が備えられており、リングボルト４１３に糸４１４を取り付け、糸４１４のもう一方の端部をデジタルフォースメータ４１５に取付ける。その後、デジタルフォースメータ４１５を略垂直に引張ることで、フラッパ３２２と氷４０１の引張剥離力を測定可能である。

なお、上記の測定は、氷４０１が溶けない０℃以下の状態で実施することが望ましい。また、図１５ではデジタルフォースメータ４１５を用いたが、より高精度に測定する場合には、ロードセルを用いても構わない。

また、図１４及び図１５に示すように力を測定して、測定結果がばらつく場合には、測定値の中で、枠３２１と氷４０１のせん断剥離力Ｆ_Frame _peakの最低値と、フラッパ３２２と氷４０１の引張剥離力Ｆ_flap _peakの最大値を用いて、（式１）を満たすように第１ダンパ１０１を構成することで、氷４０１が枠３２１側に残る確率を高めることができる。

なお、本実施形態では、枠３２１の縁部の下内周面が、前側（貯蔵室側）が後側（蒸発器室側）よりも低くなる傾斜を有しているため、冷気を吐出する下流側の開口面積が広がり風路抵抗を小さくできるだけでなく、縁部の下内周面に残る水すなわち凍結する氷を少なくできる利点がある。

また、本実施形態では、枠３２１の縁部が鉛直方向に位置しており、縁部とフラッパ３２２との当接面が鉛直方向となっているが、縁部や当接面が鉛直方向に対して傾斜した状態で第１ダンパ１０１を配置しても良い。例えば、縁部の上側が前方へ傾斜するような状態で第１ダンパ１０１を配置すると、縁部の下内周面に残る水が減らせるだけでなく、第１ダンパ１０１が閉状態のときにフラッパ３２２の重力により密閉度を向上させる効果も期待できる。

≪第２実施形態≫
次に本発明の第２実施形態に係る冷蔵庫について、図１７を用いて説明する。第２実施形態は、第１ダンパ１０１の開口Ｏの形態が、第１実施形態と異なっている。なお、その他の構成は同様であり、重複する説明は省略する。

図１７は、実施形態２に係る第１ダンパ１０１の側断面図である。図１７では、構成の特徴を説明するにあたり簡易的な形状で表している。本実施形態では、第１実施形態と同様に開口Ｏに傾斜を設けているが、その傾斜の向きが第１実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、枠３２１の縁部の下内周面が、後側（蒸発器室側）が前側（貯蔵室側）より低くなる傾斜を有している。これにより、枠３２１と氷４０１の付着強度が高まり、氷４０１が枠３２１側に残り易くなる。また、仮にフラッパ３２２に氷４０１が付着したまま回動したとしても、氷４０１は元の位置に戻ることが可能なため、氷４０１の挟み込みが生じる可能性を低減できる。

≪第３実施形態≫
次に本発明の第３実施形態に係る冷蔵庫について、図１８を用いて説明する。第３実施形態は、第１ダンパ１０１の開口Ｏの形態が、第１実施形態と異なっている。なお、その他の構成は同様であり、重複する説明は省略する。

図１８は、実施形態３に係る第１ダンパ１０１の側断面図である。図１８では、構成の特徴を説明するにあたり簡易的な形状で表している。本実施形態では、枠３２１の縁部の下内周面に、金属材料（例えばアルミ）が別ピース部材４２０として設けられている。一般的に、金属は、氷の付着強度が樹脂に対して約１００倍になることが知られている。ゆえに、本実施形態のような構成とすることで、枠３２１と氷４０１の付着強度が高まり、氷４０１が枠３２１側に残り易くなるため、氷４０１の挟み込みが生じる可能性を低減できる。また、枠３２１の全体ではなく一部のみをアルミとすることで、氷４０１の付着強度を高めつつ、その周囲は熱伝導率を下げて着霜を抑えることができる。なお、本実施形態では、縁部の下内周面にアルミの別ピース部材４２０を設けたが、縁部の下内周面にアルミを蒸着して形成しても構わない。また、アルミ以外の金属材料としても同様な効果が得られる。

≪第４実施形態≫
次に本発明の第４実施形態に係る冷蔵庫について、図１９を用いて説明する。第４実施形態は、第１ダンパ１０１の開口Ｏの形態が、第１実施形態と異なっている。なお、その他の構成は同様であり、重複する説明は省略する。

図１９は、実施形態４に係る第１ダンパ１０１の側断面図である。図１９では、構成の特徴を説明するにあたり簡易的な形状で表している。本実施形態では、枠３２１の縁部の下内周面が、上内周面と比べて水平方向前方へ長く形成されている。このように構成することで、枠３２１と氷４０１の接触面積が、フラッパ３２２と氷４０１の接触面積よりも大きくなる。これにより、氷４０１が枠３２１側に残り易くなり、氷４０１の挟み込みが生じる可能性を低減できる。なお、本実施形態では、縁部の内周面のうち下側のみを水平方向前方に長くしているが、内周面の全周を水平方向前方に長くしても同様な効果が得られる。

≪第５実施形態≫
次に本発明の第５実施形態に係る冷蔵庫について、図２０を用いて説明する。第５実施形態は、第１ダンパ１０１の開口Ｏの形態が、第１実施形態と異なっている。なお、その他の構成は同様であり、重複する説明は省略する。

図２０は、実施形態５に係る第１ダンパ１０１の側断面図である。図２０では、構成の特徴を説明するにあたり簡易的な形状で表している。本実施形態では、枠３２１の縁部の下内周面に、凹凸が設けられている。このように構成することで、枠３２１と氷４０１のせん断付着強度を高めることができるため、氷４０１が枠３２１側に残り易くなり、氷４０１の挟み込みが生じる可能性を低減できる。

各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば、上記の実施形態では、第１ダンパ１０１について説明したが、第２ダンパ１０２についても同様の構成を採用することが可能である。
さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

８０フラッパ本体
９０パッキン
９１閉塞補助部
９２受け面
９２１主面部
９２２突出部
９２３接続部
９３孔
９４返し面
１０１第１ダンパ
１０２第２ダンパ
３２１枠
３２２フラッパ
３２３モータ
３２４軸
４００霜
４０１氷
４１１平板
４１２容器
４１３リングボルト
４１４糸
４１５デジタルフォースメータ
４２０別ピース部材

Claims

開口を囲む環状の縁部を有する枠と、
モータと、
前記開口の上側に配された軸と、
前記枠の一方側に配された蒸発器室と、
前記枠の他方側に配されて、少なくとも冷蔵温度帯に設定可能な貯蔵室と、
前記モータから回動力を付与され、前記軸を中心として回動して前記縁部に当接及び離間するフラッパと、を有し、
前記フラッパが前記縁部に当接した状態で、前記縁部の内周面に付着した水が凍結し、前記フラッパ及び前記縁部を渡る氷が生成され、
該氷の存在下で前記モータを駆動させ、前記フラッパがたわんだ後、前記フラッパが前記枠から離間し、
該氷の過半の質量が前記枠に付着したまま前記フラッパが回動するように、前記枠が構成されている冷蔵庫。
請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記回動の後、前記フラッパを逆向きに回動させると、前記フラッパと前記縁部とが当接することを特徴とする冷蔵庫。
請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記フラッパは、前記縁部に当接する面が平滑であることを特徴とする冷蔵庫。
請求項３に記載の冷蔵庫において、
前記フラッパは、ゴム弾性を有することを特徴とする冷蔵庫。
請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記軸は、前記縁部の一方側に配されることを特徴とする冷蔵庫。
請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記枠から該氷を引き剥がすせん断力が、前記枠と該氷の付着強度よりも小さいことを特徴とする冷蔵庫。
請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記縁部の下内周面は、前記フラッパへの非当接側が当接側よりも低くなる傾斜を有することを特徴とする冷蔵庫。
請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記縁部の下内周面は、前記フラッパへの当接側が非当接側よりも低くなる傾斜を有することを特徴とする冷蔵庫。
請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記縁部の下内周面に、金属材料が設けられていることを特徴とする冷蔵庫。
請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記縁部の下内周面が、上内周面と比べて前記他方側へ長く形成されていることを特徴とする冷蔵庫。
請求項１に記載の冷蔵庫において、前記縁部の下内周面に、凹凸が形成されていることを特徴とする冷蔵庫。