본 발명의 실시 형태에 대해, 이하 도면을 기초로 하여 설명한다.
(냉장고의 전체 구성)
도1은 본 발명에 따른 냉장고의 사시도이고, 도2는 종단면도이다. 도1 및 도2에 있어서, 냉장고 본체(1)는 복수의 수납실로 분할되어 있고, 최상부는 냉장실(2)로 되어 있고 그 도어는 일례로서는 좌우 양측으로 개방하는 소위 프렌치 도어로 되어 있다. 냉장실(2)의 하측은 좌우로 분할된 수납실로 되어 있고, 예를 들어 그 한쪽은 기능 절환실(3)로 되어 있고, 다른 한쪽은 도시하지 않은 자동 제빙 장치에 의해 제작된 얼음을 축적하여 취출하는 제빙실(4)로 되어 있다.
또한 그 하부는 전방으로 인출하여 개방 가능한 서랍 도어를 구비한 냉동실(5)로 되어 있고, 최하단도 서랍 도어를 구비한 야채실(6)로 되어 있는 구성이다.
냉장실의 도어에는 조작 표시부(7)가 구비되어 있고, 냉동실의 개방 스위치(8a)와 야채실의 개방 스위치(8b)가 구비되어 있고, 사용자가 상기한 스위치를 눌러 서랍의 개방 동작을 지시할 수 있는 구성이다. 여기서, 냉동실(5)이 야채실(6)보다 상방에 마련되어 있는 경우에는, 냉동실의 개방 스위치(8a)를 야채실의 개방 스위치(8b)의 상방에 설치하여, 도어의 위치 관계와 마찬가지로 설치해 두면, 사용자가 조작할 때에 어느 쪽의 개방 스위치(8)를 조작하면 좋은지 알기 쉬우므로 적절하다.
[개폐 기구의 실장(1)]
이하, 냉동실(5)을 예로 도어 구동 장치에 대해 설명한다.
냉동실(5)의 도어체(5a), 식품을 수납하는 용기(12)는 슬라이드 레일(11)에 의해 전방으로 인출 가능하게 지지되어 있다. 슬라이드 레일(11)의 안쪽에는 상기 냉동실(5)을 폐쇄 방향으로 인입하는 폐쇄 압박 수단인 클로저(13)가 설치되어 있 고, 일단 개방된 냉동실(5)을 폐쇄할 때에, 개방량이 예를 들어 50 ㎜ 이하가 되면 도시하지 않은 스프링의 힘에 의해 안쪽으로 인입하는 힘을 부여하고, 냉동실(5)을 폐쇄하는 동작을 보조하여 냉동실(5)의 전체 주위에 마련된 마그넷 패킹(14)이 냉장고 본체(1)와 흡착할 때까지 도어를 폐쇄한다.
냉동실(5)의 내부에는 도어 개폐 기구(10)가 설치되어 있다. 도어 구동 장치(10)는, 냉장고 본체(1)측에 고정하여 설치된, 구동원인 모터와 모터의 회전을 감속하는 감속 기구를 구비한 구동 기구(15)와, 냉동실(5)의 도어(5a)와 함께 개폐되고, 본 실시예에서는 용기(12)의 안쪽 하면에 마련된 연결 부재인 연결판(16)을 구비하고 있고, 구동 기구(15)로부터 연결판(16)에 대해 슬라이드 레일(11)의 이동 방향으로 힘을 가해 냉동실(5)을 개폐하는 구성이다. 구동 기구(15)와 연결판(16)의 상세한 구성과 기능에 대해서는 후술한다. 냉동실(5)의 정면측에는 도어 검지(17)가 마련되어 있고, 냉동실(5)이 폐쇄되어 있는 것, 혹은 냉동실(5)의 개방량이 예를 들어 30 ㎜ 정도의 소정량[후술하는, 폐쇄 구동량인 개방량(35)] 이내인지 여부를 검출하여, 후술하는 제어 회로에 그 신호를 보낸다.
(3단 가속 링크의 구성)
다음에, 구동 기구(15)와 연결판(16)을 구비한 도어 구동 장치(10)의 구성에 대해, 도3 내지 도5를 이용하여 상세하게 설명한다. 여기서, 도어 구동 장치(10)는 냉동실(5)에 설치되어 있는 것으로서 이하 설명하지만, 야채실(6)에 대해서도 마찬가지이다.
도3은 구동 기구(15)와 연결판(16)을 구비한 도어 구동 장치(10)를 도2의 상 방으로부터 본 평면도이다. 도4와 도5는 구동 기구(15)의 내부 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.
구동 기구(15)에 있어서는, 회전 출력축인 구동축(18)의 주위에 회전 가능하게 회전 구동체인 회전판(19)이 축 지지되어 있고, 회전판(19)에는 구동 전달 부재인 구동핀(20)이 구비되어 있다. 본 실시예에 있어서는 구동핀(20)은 3개 마련되어 있고, 구동축(18)으로부터의 거리에 따라서 거리(r1)에 제1 구동핀(20a), 거리(r2)에 제2 구동핀(20b), 거리(r3)에 제3 구동핀(20c)이 마련되어 있고, 각각의 구동핀(20)은 원통 형상을 이루고, 또한 구동핀(20)의 중심축은 구동축(18)의 회전 중심축과 평행하게 되어 있다. 여기서, r1 < r2 < r3이라고 한다.
본 실시예에 있어서는 회전판(19)은, 냉동실(5)을 개방할 때에는 화살표(CCW) 방향으로 회전한다. 연결판(16)은 앞서 서술한 바와 같이 냉동실(5)의 서랍 도어에 설치되어 있으므로, 슬라이드 레일(11)을 따라 화살표(23) 방향으로 이동 가능하다. 도3에 있어서는, 도시 좌측 방향이 냉장고의 정면측으로 하고 있고, 연결판(16)이 좌측 방향으로 이동함으로써 냉동실(5)은 개방된다.
연결판(16)에는, 냉동실(5)을 개방할 때에 제1 구동핀(20a)이 접하는 제1 받침면(21a), 제2 구동핀(20b)이 접하는 제2 받침면(21b), 제3 구동핀(20c)이 접하는 제3 받침면(21c)이 구비되어 있다. 구동핀(20)과 받침면(21)과의 동작시의 상세한 설명은 후술한다.
도4 및 도5에 있어서, 모터(24)의 회전축에는 모터 피니언(25)이 설치되어 있고, 아이들러(26)와 맞물려 감속된다. 아이들러(26)와 아이들러 피니언(27)은 일체로 하여 회전하고, 아이들러 피니언(27)은 아이들러(28)와 맞물려 있다. 아이들러(28)와 아이들러 피니언(29)과 일체로 하여 회전하고, 아이들러 피니언(29)은 구동 기어(30)와 맞물려 감속된다. 구동축(18)과 구동 기어(30)는 연결되어 있고, 이와 같은 기어의 구성에 의해 모터(24)의 회전 속도는 예를 들어 1/100 정도로 감속되고, 구동축(18)에 설치된 회전판(16)을 회전시킨다. 본 실시예에 있어서는, 아이들러(28)와 아이들러 피니언(29)과의 사이에는 토크 제한 수단(31)을 마련하고, 회전판(16)에 과대한 외력이 가해진 경우에는 토크 제한 수단(31)이 개재하여 아이들러(28)와 아이들러 피니언(29)이 서로 미끄러짐으로써, 구동 기구(15)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 구동축(18)에는 회전 검지 수단(32)을 마련하여 구동축(18)의 회전 위치를 검출할 수 있는 구성으로 하고 있다. 이와 같은 회전 검지 수단(32)의 일례는, 축의 회전에 의해 그 저항치가 변화되는 가변 저항기이다.
(개방 동작)
다음에, 본 발명에 따른 도어 구동 장치(10)에 의해 냉동실 도어(5)를 개방할 때의 동작의 상세에 대해 도6을 이용하여 설명한다. 도6은 본 발명에 따른 도어 구동 장치(10)가 냉동실(5)을 개방할 때의 동작을 나타내는 도면이고, 도6의 (a)가 도3과 마찬가지로 냉동실(5)이 폐쇄되어 있는 상태를 나타내고 있고, 도6의 (b), 도6의 (c), 도6의 (d), 도6의 (e)의 순으로 동작함으로써 냉동실(5)을 개방하는 동작을 나타내고 있다. 회전판(19)은 구동축(18)의 주위로 회전 가능하고, 연결판(16)은 도시 좌우 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 또한 연결판(16)은 냉동실(5)에 구비되어 있으므로, 연결판(16)의 좌측 방향으로의 움직임이 냉동 실(5)의 개방 동작을 나타내고 있다. 여기서, 냉동실(5)이 폐쇄되어 있는 상태에 있어서의 연결판(16)의 도시 좌측 단부의 위치를 나타내는 기준선을 인입 위치(34)로서 나타낸다.
도6의 (b)의 상태에 있어서, 회전판(19)은 화살표(CCW) 방향으로 회전하고, 제1 구동핀(20a)이 제1 받침면(21a)과 접하고, 연결판(16)에 대해 화살표(23a) 방향의 힘을 발생한다. 이때, 제1 구동핀(20a)은 구동축(18)으로부터 도3에 나타낸 거리(r1)의 위치에 있으므로, 제1 구동핀(20a)으로부터 연결판(16)에 전달되는 힘은, 구동축(18)에 가해지는 토크를 T라고 하면, T/r1로 된다. 이 힘을, 냉동실(5)의 마그넷 패킹을 박리하는 힘과, 클로저(13)에 의한 인입력과, 냉동실(5)의 자중 및 수납된 식품의 질량을 가속하는 힘의 합력보다도 크도록 설정함으로써, 마그넷 패킹의 흡착을 박리하여, 연결판(16)은 냉동실(5)과 함께 도시 좌측 방향으로 이동하여, 냉동실(5)은 개방 개시한다.
회전판(19)이 CCW 방향으로 더욱 회전한 도6의 (c)의 상태에 있어서는, 제2 구동핀(20b)이 제2 받침면(21b)과 접하고, 제1 구동핀(20a)은 제1 받침면(21a)으로부터는 이격된다. 즉, 제2 구동핀(20b)은 구동축(18)으로부터 도3에 나타낸 거리(r2)의 위치에 있고, 또한 r2 > r1로 되도록 하고 있어 제1 구동핀(20a)보다도 제2 구동핀(20b)의 쪽이 회전 중심인 구동축(18)으로부터의 거리가 이격되어 있으므로 회전의 주속(周速)이 빠르다. 그로 인해, 제2 구동핀(20b)이 제2 받침면(21b)과 접촉한 후에는, 제1 구동핀(20a)은 제1 받침면(21a)으로부터는 이격되는 것이다. 이 상태에 있어서, 제2 구동핀(20b)은 제2 받침면(21b)에 접하여, 화살 표(23b)의 힘을 부여한다. 이때, 제2 구동핀(20b)은 구동축(18)으로부터 도3에 나타낸 거리(r2)의 위치에 있으므로, 제2 구동핀(20b)으로부터 제2 받침면(21b)을 통해 연결판(16)에 전달되는 힘은, 구동축(18)에 가해지는 토크를 T라고 하면, T/r2로 된다. 이 힘은 도6의 (b)의 상태에서 화살표(23a)의 방향으로 제1 구동핀(20a)에 의해 연결판(16)에 가해지는 힘보다도 작은 것이지만, 마그넷 패킹은 이미 박리되어 있으므로, 이때에 가해지는 힘은 클로저(13)에 의한 인입력과, 냉동실(5)의 자중 및 수납된 식품의 질량을 가속하는 힘의 합력보다도 더 크도록 설정하면 좋고, 연결판(16)은 냉동실(5)과 함께 도시 좌측 방향으로 더 이동하여, 냉동실(5)의 개방 동작을 계속한다.
회전판(19)이 CCW 방향으로 더욱 회전한 도6의 (d)의 상태에 있어서는, 제3 구동핀(20c)이 제3 받침면(21c)과 접하고, 제2 구동핀(20b)은 제2 받침면(21b)으로부터는 이격된다.
즉, 제3 구동핀(20c)은 구동축(18)으로부터 도3에 나타낸 거리(r3)의 위치에 있고, 또한 r3 > r2로 되도록 하고 있어 제2 구동핀(20b)보다도 제3 구동핀(20c)의 쪽이 회전 중심인 구동축(18)으로부터의 거리가 이격되어 있으므로 회전의 주속이 빠르다. 그로 인해, 제3 구동핀(20c)이 제3 받침면(21c)과 접촉한 후에는, 제2 구동핀(20b)은 제2 받침면(21b)으로부터는 이격되는 것이다. 이 상태에 있어서, 제3 구동핀(20c)은 제3 받침면(21c)에 접하여, 화살표(23c)의 힘을 부여한다. 이때, 제3 구동핀(20c)은 구동축(18)으로부터 도3에 나타낸 거리(r3)의 위치에 있으므로, 제3 구동핀(20c)으로부터 제3 받침면(21c)을 통해 연결판(16)에 전달되는 힘은, 구 동축(18)에 가해지는 토크를 T라고 하면, T/r3으로 된다.
이 힘은 도6의 (c)의 상태에서 화살표(23b)의 방향으로 제2 구동핀(20b)에 의해 연결판(16)에 가해지는 힘보다도 더 작은 것이지만, 냉동실(5)은 이미 개방 동작을 행하고 있어 화살표(23c)의 방향으로 이동하고 있으므로, 냉동실(5)은 용기와 수납된 식품도 포함한 자중과 속도에 따른 운동량을 갖고 있고, 그 운동량과 제3 구동핀(20c)으로부터 연결판(16)의 제3 받침면(21c)에 전달되는 힘에 의해 클로저(13)에 의한 인장력에 대항하여 개방 동작을 더 계속할 수 있다.
회전판(19)이 CCW 방향으로 더욱 회전한 도6의 (e)의 상태에 있어서는, 제3 구동핀(20c)은 제3 받침면(21c)으로부터 거의 이격되는 상태를 나타내고 있다. 도6의 (a)의 상태로부터 도6의 (e)의 상태에 이르기까지의 연결판(16)의 이동량(33)의 범위가, 연결판(16)이 구동핀(20)으로부터 힘을 받는 범위인 개방 구동 범위라고 하는 것이 된다. 여기서, 이 연결판(16)의 이동량(33)은 클로저(13)에 의한 인입량인 폐쇄 압박 범위보다도 크도록 설정하면 적절하다. 즉, 폐쇄 압박 범위인 클로저에 의한 인입 스트로크가 40 ㎜이며 연결판(16)의 이동량(33)이 50 ㎜라고 하면, 도6의 (e)에 도시한 위치에서 연결판(16)이 정지, 즉 냉동실(5)이 정지했다고 해도, 클로저(13)에 의해, 방금 개방된 냉동실(5)이 폐쇄되는 일이 없기 때문이다. 단, 도6의 (e)의 상태보다도 냉동실(5)이 개방되어 연결판(16)이 도시 좌측으로 이동하면, 연결판(16)은 구동핀(20)으로부터의 구동력은 받지 않는 것이지만, 냉동실(5)은 화살표(23d) 방향으로의 속도를 갖고 있으므로, 슬라이드 레일(11)이 갖는 마찰 부하에 의해 서서히 감속하여 정지할 때까지는, 개방 동작을 계속한다. 이와 같이 동작하므로, 냉동실(5)의 개방량은 연결판(16)의 이동량(33)보다도 커진다.
상기 설명한 바와 같이, 냉동실(5)의 개방 동작시에는 개방 방향으로의 구동력을 계속 가하는 것은 아니고, 개방 개시의 짧은 범위만 구동력을 가하고, 그 후에는 구동력의 범위에서 얻은 이동 속도가 슬라이드 레일이 갖는 마찰력에 의해 서서히 감속하면서 정지하는 동작을 실현할 수 있으므로, 도어의 바로 앞에 사용자가 서 있었던 경우, 혹은 물건이 놓여 있었던 경우에, 냉동실(5)이 접촉했다고 해도 개방 방향으로의 구동력이 가해지고 있지 않으므로 안전하다.
이상 설명한 바와 같이, 냉동실(5)을 폐쇄 상태로부터 개방 개시할 때에는 구동축(18)의 가장 근방에 배치된 제1 구동핀(20a)이 연결판(16)을 압출하여 구동함으로써, 저속이지만 큰 힘을 내어 마그넷 패킹을 박리하고, 계속해서 제1 구동핀(20a)보다도 먼 쪽에 마련된 제2 구동핀(20b)이 연결판(16)을 압출하여 중간 정도의 속도로 중간 정도의 힘을 내어 구동함으로써 클로저(13)의 인입력에 대항하여 개방 동작을 계속하여 냉동실(5)을 가속하고, 또한 계속해서 제2 구동핀(20b)보다도 구동축(18)으로부터 먼 쪽에 마련된 제3 구동핀(20c)이 연결판(16)을 압출하여, 힘은 작지만 고속으로 구동하는 것에 의해 냉동실(5)을 더 가속할 수 있으므로, 냉동실(5)의 개방 동작을 확실하게 행하는 데 형편이 좋다.
본 발명의 구성에 있어서는, 구동핀(20)이 연결판(16)과 접하여 구동력을 부여하는 위치는, 구동축(18)으로부터 보아, 냉동실(5)의 개방 방향(23)에 대해 대략 직각 방향에 있으므로, 구동핀(20)의 속도 23은 회전판(19)의 회전 속도와 구동 핀(20)까지의 아암의 길이에 비례한다. 이것에 의해, 종래 기술에 있어서 회전하는 캠을 이용하여, 상기 캠과 도어부와의 접점까지의 반경의 변화분만큼 도어를 압출하는 구성에 비해 도어를 압출하는 속도 23을 고속화하는 것이 용이하다. 그와 같은 구성이므로, 개방 개시의 짧은 범위만 구동력을 가하고, 그 후에는 구동력의 범위에서 얻은 개방 속도 23이 슬라이드 레일이 갖는 마찰력에 의해 서서히 감속하면서 정지하는 동작을 실현할 수 있으므로 적절하다.
상기한 동작에 의해 냉동실(5)이 개방된 후, 회전판(19)은 또한 CCW 방향으로의 회전을 계속하고, 도6의 (a)의 상태에 이르러 회전을 정지한다. 또한, 물론 이때에는 연결판(16)은 도6의 (a)에 도시하는 위치는 아니고, 냉동실(5)은 개방되어 있으므로 도시 좌측 방향으로 이동한 상태이다.
상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 도어 구동 장치에 있어서는, 회전판(19)은 냉동실(5)의 개방 동작을 행한 후에, 동일 방향으로의 회전을 계속하여 1회전하면 냉동실(5)을 폐쇄했을 때의 상태, 즉 도8에서 설명한 원점 범위로 복귀시킬 수 있으므로, 원점 범위로 복귀하는 것이 고속이고 형편이 좋다. 가령 회전판(19)이 일 방향으로의 회전은 아니고 냉동실(5)의 개방 동작을 행한 후에 일단부 정지한 후 역방향으로 회전한 후 원점 범위로 복귀하는 구성이라고 하면, 본 발명과 같이 일방향으로의 회전에 비하면 원점 범위로 복귀될 때까지의 시간이 더 걸리는 것은 명백하다.
(개방량의 계산)
본 발명의 도어 개폐 기구에 의해, 냉동실(5)의 도어(5a)를 개방할 때의 개 방량에 대해 설명한다.
도18은 냉동실(5)을 개방할 때의 냉동실의 속도와 개방량과의 관계에 대해 설명하는 도면이고, 도6에서 설명한 냉동실 도어(5a)의 개방 동작에 의해, 이동량(33)의 범위에 있어서 냉동실 도어(5a)는 도어 구동 장치(10)에 의해 구동핀(20)으로부터 압박면(21)을 통해 개방 방향의 힘이 부여되어 개방된다. 여기서, 냉동실 도어(5a)는 이동량(33)만큼 개방된 시점(5a')에서는 속도(V)를 갖고 있으므로 타성에 의해 계속 개방되고, 또한 타성 개방량(74)의 사이는 구동력 없이 서서히 감속하여 최종적으로 최대 개방량(73)의 위치(5a")까지 개방되어 정지한다.
여기서, 수용된 식품을 포함한 냉동실 도어(5a)의 전체의 질량을 m으로 하면, 이동량(33)의 위치에 있어서의 운동 에너지(E)는
E = (m × V^2)/2 (식1)
이다.
여기서, 슬라이드 레일(11)이 갖는 마찰 계수를 μ, 중력 가속도를 g로 하면, 슬라이드 레일(11)에 의해 발생하는 마찰력(F)은
F = μ × m × g (식2)
로 된다. 마찰력에 의해 소비되는 에너지(E2)는 마찰력(F)과 마찰을 받으면서 이동한 거리(L) 즉 타성 개방량(74)과의 곱에 상당하므로,
E2 = L × F = L × μ × m × g (식3)
여기서, 원래 냉동실이 갖고 있었던 운동 에너지가, 정지할 때까지 모두 마찰에 의해 소비되었다고 하면 E = E2이기 때문에,
(m × V^2)/2 = L × μ × m × g (식4)
양변을 m으로 나누어
(V^2)/2 = L × μ × g (식5)
때문에, 타성 개방량(74)(즉 L)은 (식5)을 변형하여
L = (V^2)/(2 × μ × g) (식6)
으로서 나타난다. 즉 식6에 의해, 타성 개방량(74)(즉 L)은 냉동실 도어(5a)의 질량(m)에는 무관계이고, 슬라이드 레일의 마찰 계수(μ)와 이동량(33) 시점에서의 속도(V), 즉 구동핀(20)과 압박면(21)이 이격되어, 회전판(19)으로부터 연결판(16)에 전달되는 개방 방향의 구동력이 없어져 타성으로 개방 개시하는 시점에서의 속도에만 의존하는 것을 알 수 있다.
여기서, 냉동실 도어(5a)의 질량(m)은 물론 수납된 식품의 양에 의해 다르지만, 한쪽 냉동실을 전동으로 개방하는 경우의 냉동실 도어(5a)의 최대 개방량(73)은 식품의 양에 의존하지 않고 대략 일정한 것이 바람직하다. 즉, 슬라이드 레일(11)의 마찰 저항(μ)은 슬라이드 레일(11)에 의해 정해지는 일정치이므로, 최대 개방량(73)을 대략 일정하게 하기 위해서는 속도(V)의 식품의 양에 의한 변동을 적게 하는 것이 바람직하다는 것이다. 따라서, 구동 기구(15)의 감속비를 충분히 크게 하여, 모터(24)에 걸리는 부하 토크의 변동을 작게 하여 회전 속도의 변동을 작게 하는 구성이 바람직하고, 예를 들어 감속비를 1/100 이상으로 하는 것이 바람직하다. 감속비를 크게 하는 것에 의해, 모터(24)에 의한 출력 토크에 여유가 증가하므로, 식품의 양의 다소에 의한 모터(24)의 회전 속도의 변동을 적게 할 수 있 고, 식품의 양의 다소에 의한 최대 개방량(73)의 변동을 작게 할 수 있으므로 적절하다.
(캠 구성과의 대비)
냉동실(5)이 이동량(33)만큼 개방되어 타성에 의해 이동할 때의 속도(V)는, 도6의 (e)에 의해 설명한 바와 같이, 제3 구동핀(20c)이 개방 방향(23d)의 방향으로 이동하는 속도이므로, 회전판(19)의 회전 속도에 비례하고, 또한 제3 구동핀(21c)과 제3 압박면(21c)과의 접점(75c)과 구동축(18)의 회전 중심과의 거리인 회전 반경(r)에 비례한다. 여기서, 도6의 (d) 내지 도6의 (e)에서 도시하는 바와 같이, 접점(75c)[도6의 (e)에 있어서는(75d)]의 위치는, 회전 중심인 구동축(18)을 기준으로 했을 때에 개방 방향(23)에 대해서는 대략 직교하고 있는 방향인, 도시 상방에 위치하기 때문에, 연결판(16)이 개방 방향(23)으로 이동하는 속도는 제3 구동핀(20c)이 구동축(18)의 주위로 회전할 때의 원주 방향으로의 속도인 주속에 대략 동등하게 된다.
다음에, 상기에서 설명한 구성과 비교하기 위해, 종래부터 알려져 있는 캠을 이용한 구성에 있어서의 개방 속도에 대해, 도13을 이용하여 설명한다. 도13에 있어서, 캠(76)은 회전 중심(77)의 주위에 회전 방향(80)의 방향으로 회전 가능하게 축 지지되어 있고, 외주(78)가 편심한 평판 형상으로 되어 있다. 캠(76)의 외주(78)에 접하여 캠 받침판(79)이 설치되어 있고, 캠 받침판(79)은 냉동실(5)에 설치되어 있어 캠(76)이 회전 방향(80)으로 회전하는 것에 의해 캠 받침판(79)이 화살표(81) 방향으로 압박되어 이동하므로, 냉동실(5)이 캠 받침판(79)과 함께 도시 좌측으로 개방된다. 이때, 캠(76)이 파선으로 나타낸 76'의 위치일 때, 캠 받침판(79')과는 접점(86)에서 접하고 있다. 이때의 접점(86)의 주속을 화살표(83)로 나타내면, 캠 받침판(79')이 도시 좌측인 개방 방향으로 이동하는 속도는 주속인 화살표(83)의 개방 방향으로의 투영 성분인 화살표(84)의 분만큼이고, 개방 방향과 직교한 방향으로의 투영 성분인 화살표(85)의 분은 캠(76)과 캠판(79)은 미끄럼을 발생시킨다. 이와 같이, 캠을 이용한 구성의 경우의 개방 방향으로의 속도는 캠(76)이 회전하는 것에 의해 발생하는 캠(76)과 캠 받침판(79)과의 접점의 반경의 변화분에 지나지 않으므로, 캠 받침판(79)이 받는 속도는 캠(76)의 주속에 비해 작은 것에 지나지 않고, 또한 캠(76)과 캠 받침판(79)과의 사이에는 미끄럼이 발생하므로, 캠(76)이나 캠 받침판(79)의 마모나 마찰음의 문제가 발생하기 쉽다.
또한, 도13에 도시한 캠을 이용한 구성에 있어서는, 도어를 좌측으로 압출하는 것뿐인 기능이며, 도어를 폐쇄하는 기능은 없다.
(폐쇄 동작)
냉동실(5)을 폐쇄한 경우에, 어떠한 이유에서 마그넷 패킹(14)이 흡착될 때까지 냉동실(5)이 폐쇄되지 않고, 마그넷 패킹(14)과 냉장고 본체(1)와의 사이에 간극이 생기는, 소위 반도어 상태가 되는 일이 있다. 이와 같이 반도어 상태가 되었을 때의 도어 구동 장치(10)의 동작에 대해, 도7을 이용하여 설명한다.
도7은 본 발명에 따른 도어 구동 장치(10)가 냉동실(5)을 폐쇄할 때의 동작을 나타내는 도면이고, 도7의 (a)는 냉동실(5)이 폐쇄되지 않고, 연결판(16)의 도시 좌측 단부가 인입 위치(34)보다도, 폐쇄 동작을 행하는 것이 가능하게 되는 폐 쇄 구동 범위인 개방량(35)만큼 이동한 상태에 있는 것을 도시하고 있다. 냉동실(5)에는 클로저(13)가 설치되어 있는 것으로 하면, 통상은 클로저(13)가 발생시키는 인입력에 의해 냉동실은 인입되어 폐쇄되는 것이지만, 식품의 일부가 걸리거나, 어떠한 이유에서 슬라이드 레일(11)의 동작이 일시적으로 매끄럽지 않게 되어 인입되지 않는 경우가 드물게 발생한다.
여기서, 회전판(19)을 구동축(18)의 주위에 화살표(CW) 방향으로 회전하면, 제3 구동핀(20c)이 연결판(16)의 받침면(21)과는 대면으로 되는 도시 좌측의 복귀면(22)에 접촉한다. 도7의 (b)는 회전판(19)을 화살표(CW) 방향으로 더 회전시킨 상태를 도시하고 있지만, 연결판(16)은 제3 구동핀(20c)에 의해 화살표(36) 방향으로 압박되어 이동하므로, 연결판(16)의 도시 좌측 단부가 인입 위치(34)에 이를 때까지 이동한다. 이 도7의 (b)에 도시한 위치라고 하는 것은 마그넷 패킹(14)이 냉장고 본체(1)에 흡착할 때까지 냉동실(5)이 완전히 폐쇄된 위치에 있는 것을 나타내고 있다. 그 후, 회전판(19)을 화살표(CCW) 방향으로 회전하여 도7의 (c)의 상태로 되고, 도3에 나타낸 바와 마찬가지인 위치까지 회전시켜 정지한다.
상기한 바와 같이 동작하는 것에 의해, 냉동실(5)이 완전하게는 폐쇄되지 않고 소위 반도어 상태가 되어 있었다고 해도, 회전판(19)을 냉동실(5)을 개방하는 경우와는 반대 방향으로 회전시키는 것에 의해, 연결판(16)에 대해 냉동실(5)을 폐쇄하는 방향의 힘을 가하여 폐쇄할 수 있으므로, 반도어를 방지할 수 있으므로 적절하다.
앞서 설명한 바와 같이, 냉동실(5)을 개방할 때의 힘은 마그넷 패킹(14)을 박리하는 힘과 클로저(13)에 의한 인입력과의 합계 이상의 힘이 필요하게 되지만, 폐쇄할 때에는 마그넷 패킹(14)을 박리하는 힘은 사용하지 않고, 또한 클로저(13)에 의한 인입력이 발생하고 있으므로, 본 발명에 따른 도어 구동 장치(10)에 의해 가하는 폐쇄력은, 개방력에 비하면 약한 힘으로 충분하다.
본 실시예에 따르면, 냉동실(5)을 폐쇄할 때에는 가장 구동축(18)으로부터 먼 쪽에 있는 제3 구동핀(20c)이 연결판(16)의 복귀면(22)을 압박하는 구성이므로, 구동축(18)에 가해지는 구동 토크가 만약 개방시와 동일하다고 해도, 폐쇄력은 개방력에 비해 r1/r3만큼 작아지므로 적절하다. 이것은 또한, 만일 냉동실(5)과 냉장고 본체(1)와의 사이에 손가락 등을 낀 경우에 있어서도, 사이에 끼우는 힘이 작으므로 안전성이 높다.
또한, 폐쇄하는 속도를 저속으로 하여 천천히 폐쇄하는 동작을 행한 쪽이 안전하다. 따라서 냉동실(5)을 개방하는 동작보다도 폐쇄하는 동작을 저속으로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 냉동실(5)을 폐쇄하는 것이 가능한 개방량(35)인 폐쇄 구동 범위에 대해 도2에 의해 설명하면, 개방량(35)은, 냉동실(5)의 전방면을 형성하는 도어체(5a)의 두께인 도어 두께(71)보다도 작게 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 개방량(35)을 도어 두께(71)보다도 크게 하면 냉동실(5)을 인입 개시할 때에 냉동실(5)과 야채실(6) 또는 절환실(3)의 도어의 사이에 생기는 도어 간극 사이(72)에 손가락 등을 끼일 우려가 있지만, 개방량(35)이 도어 두께(71)보다도 작게 되도록 하면, 손가락 등을 끼일 우려가 없기 때문에 안전성이 더 높다.
(수동 동작)
다음에, 도8을 이용하여, 냉동실(5)이 폐쇄된 상태에 있을 때의 회전판(19)의 적합한 위치에 대해 설명한다. 도8에 있어서, 실선으로 도시하는 연결판(16)은 도시 좌측 단부가 인입 위치(34)에 합치되어 있고 냉동실(5)이 폐쇄된 위치에 있다. 냉장고에 있어서는, 본 발명과 같은 도어 구동 장치(10)가 구비되어 있다고 해도, 냉동실(5)을 어떠한 이유에서 사용자가 손으로 인출하는 경우도 있다. 또는, 고장에 의해 도어 구동 장치(10)가 동작하지 않는 경우 등에 있어서는, 사용자가 수동으로 자유롭게 개폐할 수 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 수동으로 개폐하는 경우에는, 도어 구동 장치(10)는 냉동실(5)의 개폐시에 사용자에 의한 수동 동작을 방해하거나, 동작이 무거워지는 등의 현상이 발생하지 않는 구성인 것이 바람직하다.
냉동실(5)이 폐쇄된 상태로부터 사용자가 수동으로 냉동실(5)을 인출하여 개방한다고 하면, 냉동실(5)에 설치되어 있는 연결판(16)이 도시 좌측으로 이동하여, 파선의 위치로 된다. 파선의 위치에 있어서는 각 부호에는 '를 부가하여 기재한다. 여기서, 회전판(19)이 도8의 실선으로 도시하는 위치에 있고, 그 위치에 있어서 연결판(16)에 마련된 제2 받침면(21b)의 선단부인 제2 선단부(37b)와, 제1 구동핀(20a)과의 사이에 간극(38)이 있고, 연결판(16)이 도시 좌측으로 이동할 때에 제2 선단부(37b)와 제1 구동핀(20a)이 접촉하지 않는 위치 관계에 있으면, 사용자가 수동으로 냉동실(5)을 인출할 때에 연결판(16)과 구동핀(20)이 접촉하지 않으므로, 자유롭게 냉동실(5)을 인출하여 개방할 수 있다.
다음에 회전판(19)이 파선의 위치(19')에 있고, 그 위치에 있어서 연결판(16)에 마련된 제1 선단부(37a)와 제3 구동핀(20c)과의 사이에 간극(39)이 있고, 연결판(16)이 도시 좌측으로 이동할 때에 제1 선단부(37a)와 제3 구동핀(20c')이 접촉하지 않는 위치 관계에 있으면, 사용자가 수동으로 냉동실(5)을 인출할 때에 연결판(16)과 구동핀(20)이 접촉하지 않으므로, 자유롭게 냉동실(5)을 인출하여 개방할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 사용자가 수동으로 냉동실(5)을 개폐할 때에 연결판(16)과 구동핀(20)이 접촉하지 않기 위해서는, 구동축(18)과 제1 구동핀(20a)을 연결하는 선이 원점 범위(40)의 각도 범위 내에 있으면 좋다. 따라서, 냉동실(5)을 폐쇄한 경우에는, 회전판(19)이 상기한 원점 범위(40)가 되도록 설정하는 것이 바람직하고, 수동으로 개폐할 때에도 사용 편의성이 좋다. 이와 같은 회전판(19)의 각도 범위를 본 발명에서는 원점 범위에 있다고 칭하는 것으로 한다.
(제어계의 구성)
다음에 도9를 이용하여 도어 구동 장치(10)를 제어하기 위한 제어계의 구성에 대해 설명한다. 도9는 제어계의 구성을 나타내는 블럭도이다.
개방 스위치(8)를 구비한 조작 표시부(7)는, 사용자가 개방 스위치(8)를 눌렀을 때에 그 신호를 제어 기판(41)에 보낸다. 냉동실(5) 및 야채실(6)에 마련된 구동 기구(15)의 각각의 모터(24)와, 구동축(18)의 회전 위치를 검출하는 회전 검지 수단(32) 및 도어의 개폐 상태를 검출하는 도어 검지(17)는 제어 기판(41)에 접속되어 있다.
부호 92는 냉동실(5)의 도어체(5a) 내지 야채실(6)의 도어체(6a)에 설치된 사용자에 의해 조작되는 개방 스위치의 스위치 본체를 나타내고 있지만, 상세한 것은 후술한다.
도어 구동 장치(10) 및 제어 회로(41)의 구동에 필요한 전력은 전원(42)으로부터 공급된다. 회전 검지 수단(32)은 일례로서는 축의 회전에 의해 그 저항치가 변화되는 가변 저항기이거나, 혹은 축의 소정의 회전 위치를 검출하는 마이크로 스위치 등의 검지 수단이라도 좋다.
도어 검지(17)는 냉동실(5)의 도어가 완전히 폐쇄되어 있는지 여부를 검출하는 제1 도어 검지와, 냉동실(5) 도어의 개방량이 소정의 개방량(35) 이하인지 여부를 검출하는 제2 도어 검지를 구비하고 있고, 예를 들어 도어에 구비된 마그넷과 냉장고 본체(1)에 구비된 홀 소자라도 좋고, 혹은 마이크로 스위치 등의 검지 수단이라도 좋다.
조작 표시부(7)에는 도어가 반도어 상태가 되어 있는 것을 사용자에게 알리기 위한 통지 수단(70)이 구비되어 있어도 좋다. 이 통지 수단(70)의 일례는, 버저를 명동(鳴動)시키거나 램프를 점등 내지 점멸시킨다.
(개방 제어)
도10을 이용하여, 냉동실(5)을 개방할 때의 개방 제어의 순서에 대해 설명한다. 도10은 냉동실(5)을 개방할 때의 개방 제어의 순서를 나타내는 흐름도이다.
개방 동작을 개시[블럭(43)]하면, 제어 회로(41)는 사용자에 의해 개방 스위치(8)가 조작된 것을 제어 회로(41)가 검출하면 모터(24)를 통전[블럭(47)]하여, 회전판(19)을 회전시킨다. 이때의 회전판(19)의 회전 방향은, 도3이면 화살표(CCW) 방향으로 하고 있고, 회전판(19)이 회전하면 도6에서 설명한 바와 같이 연결판(16)이 구동핀(20)에 의해 압박되어 냉동실(5)이 개방된다. 모터(24)가 계속해서 회전하여, 회전 검지 수단(32)에 의해 검출된 회전판(19)의 회전 위치가 원점 범위(40)로 들어간 것을 확인할 수 있으면[블럭(48)], 모터를 정지시켜[블럭(49)] 일련의 개방 동작을 종료한다[블럭(50)].
(전압의 거는 방법)
여기서, 모터에 통전[블럭(47)]시켜 냉동실(5)을 개방 개시할 때의 전압의 가하는 방법에 대해 설명한다. 모터를 통전할 때에 정격 전압을 급준하게 가하면, 모터의 코일에는 돌입 전류가 흐르고, 모터는 최대의 출력 토크를 내어 정지 상태로부터 급격하게 회전하기 시작한다. 따라서, 냉동실(5)이 개방 개시할 때에는 최대의 가속을 행하는 것이 되어, 개방 개시의 동작이 급준하고 힘차게 개방된다.
따라서, 모터(24)에 통전[블럭(47)]할 때에 정격 전압을 급준하게 가하는 것은 아니고, 통전의 당초는 예를 들어 정격 전압의 1/2 정도의 저전압을 가하고, 도어 구동 장치(10)가 구동을 개시한 후 냉동실(5)이 개방되는 동시에 서서히 전압을 높게 하여, 도6에 도시한 개방 동작에 있어서는 도6의 (c) 내지 도6의 (d)의 상태로 되어 구동핀(20)으로부터 연결판(16)에 전달되는 개방 방향(23)으로의 속도가 최대가 될 때까지, 연속적으로, 혹은 단속적으로 전압을 상승시켜 정격 전압에 이르는 전압을 변화시키는 통전을 행하는 것이 바람직하다. 그와 같이 전압을 서서히 증가시키는 것에 의해, 냉동실(5)이 개방 개시할 때의 동작이 천천히 되므로, 힘차게 개방되는 일이 없어, 개방 방법에 고급감을 부여할 수 있다.
또한, 도6의 (e)의 상태를 지난 후에는 회전판(19)은 화살표(CCW) 방향으로 회전을 계속한 후, 도6의 (a)에 도시한 위치까지 회전한 후 정지하는 것이지만, 냉동실(5)이 개방된 후에는 회전판(19)에는 부하가 걸리지 않고 공전하는 상태로 된다. 따라서, 도6의 (e)의 상태를 지난 후에는 모터(24)에 가하는 전압을 정격 전압보다도 낮게 하여 모터(24)의 회전 속도를 저속으로 해도 좋다. 그와 같이 모터(24)의 회전을 저속으로 함으로써, 모터(24)로부터 발생하는 소음이나 진동을 저감하여 정숙한 동작을 실현할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 회전판(19)을 도8에서 설명한 원점 범위(40)에 확실하게 정지시키고자 하는 것이지만, 저속으로 회전시키는 것에 의해 모터(24)가 정지시에 지나치게 행하는 일이 없으므로 정지 정밀도가 향상되어 적절하다.
(스위치의 구성)
다음에, 본 발명에 따른 개폐 기구에 사용자가 개방 지시를 부여할 때의 스위치의 구성의 일례에 대해 설명한다. 도19는 본 발명에 따른 도어 개폐 기구를 구비한 냉장고의 부분 단면도이고, 도20은 도19에 도시한 S부의 확대도를 나타내고 있다. S부는 냉동실(5)의 전방면을 구성하는 도어체(5a)의 상부 모서리와, 도어가 폐쇄되었을 때에 도어와 접촉하는 본체 일측의 프레임체(87)의 근방을 나타내고 있다.
도어체(5a)의 상단부에는 누름 버튼(88)이 마련되어 있고, 도어체(5a)보다도 볼록하게 되어 있다. 누름 버튼(88)의 안쪽에는 압박 막대(89)가 설치되어 있고, 누름 버튼(88)과 압박 막대(89)는 도어체(5a)를 관통하여 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 누름 버튼(88)과 압박 막대(89)는 복귀 스프링(90)에 의해 발생하는 복귀력에 의해 도20의 (a)에 있어서 도시 좌향의 힘이 부여되어 도시하지 않은 스토퍼 등에 의해 위치를 유지하고 있다.
프레임체(87)의 도어체(5a)와 접하는 측에는 예를 들어 마이크로 스위치 등의 스위치 본체(92)가 설치되어 있고, 프레임체(87)의 내부를 스위치 본체(92)로부터 제어 회로(41)에 이르는 배선(94)이 마련되어 있다.
사용자가 누름 버튼(88)을 손으로 누르면, 도20의 (b)에 도시하는 바와 같이 누름 버튼(88)과 압박 막대(89)를 압박량(91)만큼 도시 우측으로 이동할 수 있는 구성이고, 압박 막대(89)가 스위치 본체(92)에 마련된 플런저(93)를 눌러 스위치 본체(92) 내부에 마련된 도시하지 않은 접점을 폐쇄하여, 사용자가 누름 버튼(88)을 누른 신호를 제어 회로(41)에 전달할 수 있다.
사용자가 누름 버튼(88)으로부터 손을 떼면, 복귀 스프링(90)이 발생하는 도시 좌측 방향의 힘에 의해 누름 버튼(88)과 압박 막대(89)는 도시 좌측으로 이동하여, 도20의 (a)에 도시한 상태로 복귀하여, 플런저(93)가 복귀하여 스위치 본체(92) 내부의 접점은 개방된 상태로 복귀된다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 스위치 본체(92)와, 스위치 본체(92)로부터 제어 회로(41)를 접속하는 배선은 본체측의 프레임체(87)의 내부에만 마련되는 구성으로 할 수 있으므로, 도어체(5a)에는 배선을 마련할 필요가 없다는 효과가 있다.
상기한 구성과 달리 스위치 본체(92)를 도어체(5a)에 설치했다고 하면, 배 선(94)은 도어체(5a)로부터 냉장고 본체(1)에 배치하여 제어 회로(41)까지 접속해야만 하지만, 도어체(5a)는 서랍으로서 개폐하는 구성이므로, 배선(94)은 냉동실(5)이 폐쇄되었을 때에는 냉동실(5)의 최대 개방보다 큰 여장(余長)을 갖고 느슨해진 상태로 할 필요가 있다. 이 구성에 있어서, 냉동실(5)을 인출할 때에는 상기한 느슨해진 배선(94)도 함께 인출할 필요가 있지만, 개폐시에 배선(94)이 얽히거나 무엇인가에 걸릴 우려가 있다.
(통상시의 폐쇄 제어)
도11을 이용하여, 냉동실(5)이 완전히 폐쇄되어 있지 않은, 소위 반도어 상태로부터 냉동실(5)을 폐쇄할 때의 제어의 순서에 대해 설명한다. 도11은 냉동실(5)을 폐쇄할 때의 폐쇄 제어의 순서를 나타내는 흐름도이다. 제어를 개시[블럭(51)]한 후 제1 도어 검지(17a)가 도어의 폐쇄를 검출할 수 없고, 또한 제2 도어 검지(17b)가 도어와 냉장고 본체(1)와의 개방량이 개방량(35) 이하인 것을 검출하면, 냉동실(5)은 개방량(35) 이하로 개방된 상태에 있다. 만약, 제2 도어 검지(17b)가 도어를 검지할 수 없으면, 냉동실(5)은 개방량(35) 이상으로 개방되어 있으므로, 본 발명의 도어 개폐 기구에서는 폐쇄할 수 없다. 그 경우는, 반도어가 소정 시간(예를 들어 1분 정도) 계속되면 통지 수단(70)을 명동시켜 반도어라는 알람을 사용자에게 통지한다[블럭(57)].
혹시, 제2 도어 검지(17b)가 도어를 검지할 수 있으면 냉동실(5)은 반도어 상태이며 또한 도어 구동 장치(10)에 의해 폐쇄되는 것이 가능한 영역으므로, 모터(24)에 통전한다[블럭(58)]. 이때의 회전 방향은, 도7에 있어서는 CW 방향이다. 또한, 이때에는 모터(24)에 인가하는 전압을 예를 들어 정격 전압의 1/2 내지 1/3 정도로 낮게 함으로써, 회전판(16)의 회전 속도를 저하시키면, 회전판(16)이 저속도로 CW 방향으로 회전하므로, 제3 구동핀(20c)이 연결판(19)의 제3 받침면(21c)에 충돌하는 충격을 발생하지 않으므로 적절하다.
모터(24)를 CW 방향으로 소정 시간, 예를 들어 3초간 통전하면[블럭(59)], 회전판(19)은 도7의 (b)의 상태에 이르러 연결판(16)을 화살표(36) 방향으로, 즉 냉동실(5)을 폐쇄하는 방향으로 이동시켜 냉동실(5)을 폐쇄한다. 소정 시간 경과한 후에 이번에는 모터(24)가 CCW 방향으로 회전하도록 통전하여[블럭(60)], 도7의 (c)에 도시하는 바와 같이 회전판(19)이 원점 범위(40)(도8에 도시함)가 될 때까지 회전시키고, 회전 검지 수단(32)의 신호에 의해 원점 범위(40)에 있는 것을 검출할 수 있으면[블럭(61)], 모터(24)의 회전을 정지시킨다[블럭(62)]. 여기서, 제1 도어 검지(17a)가 냉동실(5)이 폐쇄되어 있는 것을 검출하면[블럭(63)], 냉동실(5)은 완전히 폐쇄된 것을 확인할 수 있었으므로, 처리를 종료한다[블럭(66)]. 만약, 제1 도어 검지(17a)가 냉동실(5)의 폐쇄를 검지할 수 없으면, 반도어 상태가 계속되고 있다고 판단할 수 있으므로, 블럭(58)으로부터 블럭(63)까지의 처리, 즉 모터(24)에 통전하여 회전판(19)을 CW 방향으로 회전하여 냉동실(5)을 폐쇄시키는 동작을 복수회 반복하여 행한다[블럭(64)]. 만약, 소정의 횟수, 예를 들어 3회 이 폐쇄 동작을 반복한 후에도 제1 도어 검지(17a)의 폐쇄를 검지할 수 없으면, 예를 들어 무엇인가가 사이에 끼여 있어 냉동실(5)을 폐쇄할 수 없다고 판정하여, 통지 수단(70)을 명동시켜 반도어라는 알람을 사용자에게 통지한다[블럭(65)].
또한, 예를 들어 아이가 도어 개방 스위치(8)를 잘못 눌러 냉동실(5)이 개방되어 아이의 몸에 닿는 등의 현상을 방지하기 위해서는, 도10에서 설명한 냉동실(5)의 개방 동작을 행하지 않도록 개방 스위치의 동작을 무효로 하여, 도11에 나타낸 폐쇄 동작만을 행하는 것을 사용자가 선택할 수 있도록 설정 가능한 구성으로 해도 좋다.
(4단 구성으로 스트로크 확대)
상기한 설명은, 회전판(19)에 구동핀(20)이 3개 마련된 형태에 대해 설명했지만, 구동핀(20)은 3개로 한정되는 것은 아니므로 도12에 있어서 설명한다. 도12는 회전판(19)에 제4 구동핀(20d)을, 구동축(18)으로부터 거리(r4)(> r3)로 되는 위치에 마련하고 있다. 연결판(16)에는, 제4 구동핀(20d)이 접촉하기 위한 제4 받침면(21d)이 마련되어 있다.
냉동실(5)을 개방하는 동작시에는, 도6에 도시한 바와 같은 동작을 행하고, 또한 부가하여 제4 구동핀(20d)이 제4 받침면(21d)을 도시 좌측으로 압박하므로, 연결판(16)이 회전판(19)으로부터 힘을 받는 범위가 확대된다. 또한, r4 > r3이므로, 구동축(18)의 회전 속도가 일정하다고 하면 제4 구동핀(20d)이 제4 받침면(21d)을 도시 좌측으로 압출하는 속도는 제4 구동핀(20d)이 없는 경우에 비해 r4/r3만큼 커진다. 이상 설명한 바와 같이, 힘의 범위와 속도의 양방이 확대되므로, 냉동실(5)을 개방했을 때에는 냉동실(5)의 개방량은 확대되어, 사용자로부터 보면 개방 스위치(8)를 누른 후의 개방 동작의 반응이 향상되어 쾌적한 조작감을 얻을 수 있다.
또한, 회전판(19)을 화살표(CW) 방향으로 회전하여 연결판(16)을 도7에서 설명한 바와 마찬가지로 화살표(36) 방향으로 이동하여 냉동실(5)을 폐쇄할 때에는, 제4 구동핀(20d)이 제4 받침면(21d)을 압박하는 것이지만, 제4 구동핀(21d)은 구동축(18)으로부터의 거리가 r4로 제3 구동핀(21c)보다도 크므로, 연결판(16)의 개방량(35)을 대략 r4/r3만큼 크게 해도 냉동실(5)을 폐쇄할 수 있다. 이와 같이 하면, 반도어 상태로부터 폐쇄할 수 있는 개방량(35)을 확대할 수 있으므로, 반도어가 발생했다고 해도, 더욱 확실하게 냉동실(5)을 폐쇄할 수 있어, 에너지 절약을 실현할 수 있는 동시에 수납된 식품이 외기의 침입에 의해 열화되는 것을 방지할 수 있다.
[개폐 기구의 실장(2)]
다음에 도14 내지 도17에 의해, 도3에 도시하는 도어 구동 장치(10)를 실제 기계인 냉장고에 조립할 때의 회전 구동체 및 연결 부재에 대해 설명한다.
도면에 있어서, 부호 10은 도어 구동 장치, 15는 냉동실 바닥벽측에 장착되는 구동 기구, 18은 구동축, 19는 상기 구동축(18)에 의해 회전하는 회전 부재인 회전판, 이 회전판(19)에는 도면에 도시하는 바와 같이, 4단 구성으로 스트로크를 확대하는 구동 전달 부재인 구동핀(20)(20a …제1 구동핀, 20b …제2 구동핀, 20c …제3 구동핀, 20d …제4 구동핀)이 마련되어 있다.
그리고, 이 구동핀(20a, 20b, 20c, 20d)과 구동축(18)과의 사이의 거리는, 서랍 도어를 개방할 때에 회전판(19)을 회전시키는 방향 CCW와는 반대의 방향 CW로부터 차례로, 회전 중심으로부터의 거리가 길어지는 위치가 되도록 형성하고 있다.
또한 이 구동핀(20a, 20d)의 높이 방향(H) 치수는 도16에 도시하는 바와 같이 구동핀(20b, 20c)의 높이 치수(h)보다 약 2배 높게 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 도15에 도시하는 바와 같이 구동핀(20b, 20c)은 구동핀(20a, 20d)이 접촉하는 연결판(16)의 받침면(21a, 21d)에는 상기 높이 방향의 접촉 위치의 차이에 의해 접촉하지 않는 치수로 되어 있다.
이것에 의해, 회전판(19)과 연결판(16)과의 사이에 혹시 이상이 생겨도, 구동핀(20b)이 받침면(21a)에 맞물려, 회전판(19)과 연결판(16)이 로크되는 것을 방지하는 것이다. 마찬가지로 구동핀(20c)이 받침면(21d)에 맞물리는 것도 상기 높이 방향의 접촉 위치의 차이에 의해 방지되는 것이다.
부호 95는 회전판(19)에 마련된 자석, 이 자석(95)은 구동축(18)에 의해 회전하는 회전판(19)의 원점 위치 결정을 행하는 것이다.
즉 구동축(18)에 의해 구동되는 회전판(19)은 회전 후에는 앞에서도 설명한 바와 같이 항상 도15에 도시하는 위치에서 멈추고, 예를 들어 정전 등이 있었던 경우라도 연결판(16)에 간섭되지 않고 도어의 개폐가 수동으로 할 수 있도록 해 둔다.
이로 인해 상기 자석(95)의 위치{도15에 도시하는 위치[원점 범위(40)(도8 참조)]}에서 멈추도록 하고 있다. 바꾸어 말하면, 원점 범위(40)에 자석(95)이 위치한 것인지를 검지하는 홀 IC(도시하지 않음)가 회전판(19)의 이면측의 베이스판(15a)에 장착되고, 구동축(18)의 구동을 제어하고 있는 것이다.
또한 이 회전 검출 수단(32)은 앞서 설명한 바와 같이, 축의 회전에 의해 저 항치가 변화되는 가변 저항기 혹은 축의 소정 위치를 검출하는 마이크로 스위치 등의 검출 수단이라도 좋은 것은 말할 것도 없다.
부호 96은 구동 기구(15)를 형성하는 베이스판(15a)에 마련된 안내 가이드이다. 이 안내 가이드(96)는 2개의 돌기편(96a, 96b)을 병설하여 만들어져 있는 것으로, 입구측의 개방구가 다른 것과 비교하여 도15와 같이 넓게 형성되어 있다. 이것은 연결판(16)의 미끄럼 이동부(16a)가 안내 가이드(96)로 들어가기 쉽도록 했기 때문이다. 즉, 연결판(16)은 서랍 도어측에 장착되어 있기 때문에, 냉장고 본체측의 치수 오차는 물론 조립 오차의 영향을 받는 것은 물론, 연결판(16)이 조립 부착되는 서랍 도어측의 치수 오차, 조립 오차의 영향을 받는다. 이로 인해, 앞의 안내 가이드(96) 내를 미끄럼 이동하는 미끄럼 이동부(16a)의 위치는 좌우로 어긋나는 일이 때때로 발생한다. 이 오차가 있어도, 안내 가이드(96)에 상기한 미끄럼 이동부(16a)가 들어가기 쉽게 하기 위해서이다.
또한 상기 돌기편(96b)에는 2개의 홀 IC(97, 98)가 마련되어 있다. 이 홀 IC(97, 98)는 연결판(16)의 미끄럼 이동부(16a)에 마련된 자석(99)의 접근 혹은 이격을 검출하여 동작하고, 회전판(19)을 구동하는 구동축(18)을 정동(停動)한다.
또한 상기 홀 IC(97)는 냉동실(5)의 도어가 완전히 폐쇄되어 있는지 여부를 검출하고, 홀 IC(98)는 냉동실(5)의 도어의 개방량이, 회전판(19)의 폐쇄 구동 범위인 소정의 개방량[예를 들어 개방량(35) 이하]인지 여부를 연결판(16)측의 자석(99)을 수반하여 검출하는 것이다.
즉, 도16에 도시하는 바와 같이 홀 IC(97)와 홀 IC(98)에 자석(99)이 대향하 고 있을 때가 완전 도어 폐쇄 상태[예를 들어 개방량(35)]이고, 자석(99)이 홀 IC(97)와 홀 IC(98)와의 사이에 위치하고 있을 때가 반도어 상태[예를 들어 개방량(35)]에서 서랍 도어가 폐쇄 구동 범위에 있는 상태라는 것으로 된다. 그리고, 이 반도어 상태일 때에, 회전판(19)을 도12에 나타내는 바와 같은 CW 방향으로 회전시켜 서랍 도어를 폐쇄하도록 도9에 도시하는 제어 수단은 제어한다. 또한, 평소는 완전 폐쇄 상태에서 냉동실(5)의 도어는 대기하고 있는 것이다.
상기 회전판(19)과 연결판(16)은 앞서 설명한(4단 구성으로 스트로크 확대) 바와 동일한 요령으로 각각 동작하는 것이다.
그리고, 이것과 상기(4단 구성으로 스트로크 확대)와 다른 점은 제1 받침면(21a)에는 제1 구동핀(20a)밖에 접촉할 수 없는 구조로 한 점이다.
즉 제1 구동핀(20a)과 제2 구동핀(20b)은 높이 치수가 다르기 때문에 제2 구동핀(20b)은 제1 받침면(21a)에는 닿지 않는 구조로 되어 있는 것이다. 또 하나 크게 다른 점은 안내 가이드(96)를 만들고, 이 안내 가이드(96)를 만드는 돌기편(96b)에 2개의 홀 IC(97, 98)를 마련한 점이다.
즉, 이 2개의 홀 IC(97, 98)는 연결판(16)측에 마련한 자석(99)과의 위치 관계에서 냉동실(5)의 개방 동작을 확실하게 행하는 동시에, 냉동실(5)이 완전히 폐쇄되지 않고 소위 반도어 상태가 되어 있었다고 해도 회전판(19)을 냉동실(5)을 개방하는 경우와는 반대 방향으로 회전시키는 것에 의해 연결판(16)에 대해, 냉동실(5)을 폐쇄하는 방향의 힘을 가하여 폐쇄할 수 있으므로, 반도어를 방지하여 냉각 성능의 저하 방지 혹은 에너지 절약 효과를 얻을 수 있는 것이다.
물론 이 연결판(16)의 복귀면(22)은 도7에서 설명한 요령으로 제4 구동핀(20d)에 의해 도어를 폐쇄하는 방향으로 압박되는 것이다.
또한, 복귀면(22)은 이때 구동핀(20d)의 움직임을 양호한 것으로 하기 위해 미끄럼 이동부(16a)와 수직인 각도로부터 45도 이하의 경사면으로 해 두는 것이 좋다.
또한, 구동 장치(15)는 냉동실(5)을 구성하는 상자체측에 나사 등으로 고정된다. 따라서, 냉동실의 도어 인출시 회전판(19)은 당연 상자체측에 남는다. 한편 냉동실 도어측에 장착된 연결판(16)은 도어와 함께 인출된다. 이 도어 인출시에는 당연 앞서 설명해 온 회전판(19)과 연결판(16)과의 결합 관계는 해제된다. 바꾸어 말하면, 상기 회전판(19)과 연결판(16)과의 장착의 구조는 매우 중요한 웨이트를 차지하고 있다.
이로 인해 본 실시예에 있어서는, 회전판(19)이 장착되어 있는 베이스 재(15a)와 안내 가이드(96)를 일체로 만들어 치수를 확보하는 동시에, 상기 안내 가이드(96)를 만드는 돌기편(96a, 96b) 사이의 안내홈 폭 치수를 연결판(16)측의 미끄럼 이동부(16a)의 두께에 근접하는 등 하고, 회전판(19)과 연결판(16) 양자의 장착 위치를 확보하여, 치수 관계를 안정화시키고 있다.
또한, 연결판(16)을 도어측에 장착하는 것에 의한 상자체에 대한 상하 치수의 편차는 돌기편(96a, 96b)과 미끄럼 이동부(16a)의 랩 영역을 충분히 확보해 두는 것에 의해 대책되어 있다.
(상하단의 동작)
또한, 본 발명에 따른 도어 구동 장치를 냉동실(5) 및 야채실(6)의 양방에 마련한 경우의 동작에 대해 설명한다. 여기서는 도2에 도시하는 바와 같이, 야채실(6)이 가장 하단의 바닥면 근방에 있고, 그 상단에 냉동실(5)이 마련되어 있는 것으로 한다.
사용자가 냉장고(1)의 정면에 서서 냉동실(5)을 개방했을 때에, 냉동실(5)이 전동으로 개방되는 양은 예를 들어 15 ㎝ 내지 20 ㎝ 정도라고 하면, 개방했을 때에 냉동고의 내부를 개구부로부터 바라볼 수 있으므로 적절하다. 한편, 야채실(6)에 있어서는, 야채실(6)이 바닥면 근방에 있기 때문에 냉동실과 마찬가지로 개방하는 것으로 하면, 개방했을 때에 야채실(6)의 도어의 하단부가 사용자의 발끝에 닿을 우려가 있다.
도어를 개방했을 때에 야채실(6)의 도어의 하단부가 사용자의 발끝에 닿는 것을 방지하기 위해, 하단에 있는 야채실(6)은, 상단에 있는 냉동실(5)에 비해 개방할 때의 개방 속도를 늦게 하는 것과, 또한 개방량을 예를 들어 10 ㎝ 이내로 작게 하는 것이 안전상 바람직하다.
또한, 상기한 설명에서는 야채실이 냉동실보다도 하단에 있는 것으로 하여 설명했지만, 냉동실이 야채실보다도 하단에 있는 경우에는 냉동실의 개방량 또는 개방 속도를 야채실보다도 작게 하는 것이 바람직하다.
(전원 투입시의 폐쇄 제어)
다음에 도21을 이용하여 냉장고 본체(1)의 전원 투입 및 정전 복귀(이하 전원 투입이라고 칭함)시의 제어의 순서에 대해 설명한다. 도21은 냉장고 본체(1)의 전원 투입시의 제어의 순서를 나타내는 흐름도이다. 냉장고 본체(1)는 전원 투입하면, 도어 구동 장치(10)의 제어를 개시[블럭(51)]하여 제1 도어 검지인 홀 IC(97)가 도어의 폐쇄를 검출할 수 없고[블럭(54)], 또한 제2 도어 검지인 홀 IC(98)가 도어와 냉장고 본체(1)와의 개방량이 소정량[예를 들어 폐쇄 구동 범위에 있는 개방량(35) 이하]인 것을 검출하면[블럭(56)], 냉동실(5)은 개방량(35) 이하로 개방된 상태에 있다. 만약, 제2 도어 검지인 홀 IC(98)가 도어를 검지할 수 없으면, 냉동실(5)은 개방량(35) 이상으로 개방되어 있으므로, 본 발명의 도어 개폐 기구에서는 폐쇄할 수 없다. 그 경우는, 반도어가 소정 시간(예를 들어 1분 정도) 계속하면 통지 수단(70)을 명동시켜 반도어라는 알람을 사용자에게 통지한다[블럭(57)].
혹시, 제2 도어 검지인 홀 IC(98)가 도어를 검지할 수 있으면 냉동실(5)은 반도어 상태이고, 도어 구동 장치(10)에 의해 폐쇄하는 것이 가능한 영역이지만, 이 폐쇄 제어를 전원 투입시에 제멋대로 행하면 사용자의 예측하지 않은 동작으로 되기 때문에, 전원 투입 후에 일단 도어가 폐쇄 또는 개방되었는지를 판단하고[블럭(52)], 이미 폐쇄 또는 개방되어 있다고 판단한 경우에는, 모터(24)에 통전한다[블럭(58)]. 이때의 회전 방향은, 도7에 있어서는 CW 방향이다. 또한, 이때 모터(24)에 인가하는 전압을 예를 들어 정격 전압의 1/2 내지 1/3 정도로 낮게 함으로써, 회전판(16)의 회전 속도를 저하시키면, 회전판(16)이 저속도로 CW 방향으로 회전하므로, 제3 구동핀(20c)이 연결판(19)의 제3 받침면(21c)에 충돌하는 충격을 발생하지 않으므로 적절하다.
모터(24)를 CW 방향으로 소정 시간, 예를 들어 3초간 통전하면[블럭(59)], 회전판(19)은 도7의 (b)의 상태에 이르러 연결판(16)을 화살표(36) 방향으로, 즉 냉동실(5)을 폐쇄하는 방향으로 이동시켜 냉동실(5)을 폐쇄한다. 또한 소정 시간 경과한 후에 이번에는 모터(24)가 CCW 방향으로 회전하도록 통전하여[블럭(60)], 도7의 (c)에 도시하는 바와 같이 회전판(19)이 원점 범위(40)(도8에 도시함)가 될 때까지 회전시키고, 도15에 도시하는 위치에 회전판(19)이 위치하고 있는지 여부를, 회전판(19)에 장착되고 자석(95)의 이면측에서 베이스판(15a)에 설치된 홀 IC(도시하지 않음)로 검지하는 회전 검지 수단(32)의 신호에 의해 원점 범위(40)에 있는 것을 검출할 수 있으면[블럭(61)], 모터(24)의 회전을 정지시킨다[블럭(62)]. 여기서, 제1 도어 검지인 홀 IC(97)가 냉동실(5)의 폐쇄를 검지하면[블럭(63)], 냉동실(5)은 완전히 폐쇄된 것을 확인할 수 있었으므로, 처리를 종료한다[블럭(66)]. 만약, 제1 도어 검지(17a)가 냉동실(5)의 폐쇄를 검지할 수 없으면, 반도어 상태가 계속되고 있다고 판단할 수 있으므로, 블럭(58)으로부터 블럭(63)까지의 처리, 즉 모터(24)에 통전하여 회전판(19)을 CW 방향으로 회전하여 냉동실(5)을 폐쇄시키는 동작을 복수회 반복하여 행한다[블럭(64)]. 만약, 소정의 횟수, 예를 들어 3회 이 폐쇄 동작을 반복한 후에도 제1 도어 검지(17a)의 폐쇄를 검지할 수 없으면, 예를들어 무엇인가가 끼여 있어 냉동실(5)을 폐쇄할 수 없다고 판정하여, 통지 수단(70)을 명동시켜 반도어라는 알람을 사용자에게 통지한다[블럭(65)].
전원 투입 후에 일단 도어가 폐쇄 또는 개방되어 있지 않다고[블럭(52)] 판단한 경우에는, 다시 제어의 개시[블럭(51)]로 복귀하고, 제1 도어 검지의 판정[블 럭(54)]으로부터 재개하고, 제멋대로 폐쇄 제어를 하지 않음으로써 사용자의 예측하지 않은 동작을 방지한다.
또한, 도22에 도시하는 바와 같이 전원 투입 후가 반도어의 상태로, 아직 도어가 폐쇄 또는 개방되어 있지 않다고[블럭(52)] 판단한 경우에는, 제멋대로 폐쇄 제어를 행하지 않고, 소정 시간(예를 들어 1분 정도) 반도어가 계속되어 반도어 알람을 통지한 후, 그럼에도 아직 반도어 상태가 계속되고 있는 경우에는, 사용자가 냉장고 주변에는 없다고 판단하여, 통상의 폐쇄 제어와 마찬가지로 모터(24)에 통전하여 폐쇄 제어를 행해 반도어를 방지한다. 또한, 상기 사용자가 냉장고 주변에는 없다고 판단한 후, 도어를 폐쇄 방향으로 구동할 때에, 도어 개방의 통지 수단을 이용하여 경고하면서 도어를 폐쇄 구동함으로써 안전성이 높아진다.
본 실시예에 따르면, 냉장고의 서랍 도어의 개방력을 저감하여 경쾌하게 도어를 개방하는 것이 가능하게 되고, 또는, 소위 반도어 상태로부터 자동적으로 도어를 폐쇄하여 에너지 절약 효과를 향상시킬 수 있다. 냉장고의 설치시나 정전 복귀시 등의 전원 투입시에, 도어의 개방량이 폐쇄 구동 범위 내라도 도어 구동 장치가 구동하지 않고, 반도어 알람으로 통지하여 일단 사용자에게 도어를 폐쇄 혹은 개방시킨 이후부터 폐쇄 제어를 행하므로, 안전하고 또한 사용자가 예측하지 않은 움직임을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
즉, 냉동실(5)을 폐쇄 상태로부터 개방 개시할 때에는 구동축(18)의 가장 근방에 배치된 제1 구동핀(20a)이 연결판(16)을 압출하여 구동함으로써, 저속이지만 큰 힘을 내어 마그넷 패킹을 박리하고, 계속해서 제1 구동핀(20a)보다도 먼 쪽에 마련된 제2 구동핀(20b)이 연결판(16)을 압출하여 중간 정도의 속도로 중간 정도의 힘을 내어 구동함으로써 클로저(13)의 인입력에 대항하여 개방 동작을 계속하여 냉동실(5)을 가속하고, 또한 계속해서 제2 구동핀(20b)보다도 구동축(18)으로부터 먼 쪽에 마련된 제3 구동핀(20c)이 연결판(16)을 압출하여, 힘은 작지만 고속으로 구동하는 것에 의해 냉동실(5)을 더욱 가속할 수 있으므로, 냉동실(5)의 개방 동작을 확실하게 행하는 데 형편이 좋고, 확실하게 개방 동작을 행할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 냉동실(5)이 완전하게는 폐쇄되지 않고 소위 반도어 상태가 되어 있었다고 해도, 회전판(19)을 냉동실(5)을 개방하는 경우와는 반대 방향으로 회전시키는 것에 의해, 연결판(16)에 대해 냉동실(5)을 폐쇄하는 방향의 힘을 가하여 폐쇄할 수 있으므로, 반도어를 방지하여 에너지 절약 효과가 얻어진다. 상기한 폐쇄 동작을 복수회 반복함으로써 반도어 방지를 더욱 확실화하는 효과가 얻어진다.
또한 냉동실을 폐쇄하기 시작하는 개방량(35)이 도어 두께(71)보다도 작게 되도록 하면, 손가락 등을 끼일 우려가 없기 때문에 안전성이 높다는 효과가 있다.
수동으로 개폐하는 경우에는, 본 발명에 따른 도어 개폐 기구는 냉장고 본체에 마련된 구동 기구와, 서랍 도어와 일체로 설치된 연결판과는 접촉하지 않으므로, 서랍의 개폐시에 사용자에 의한 수동 동작을 방해하거나, 개폐 동작이 무거워지는 등의 현상이 발생하지 않으므로 사용 편의성이 좋고, 또한 만일의 고장시에도 사용자의 사용 편의성을 손상시키는 일이 없다는 효과가 있다.
또한, 구동 기구(회전판)와 연결판과의 결합(미끄럼 이동)시 회전판측의 구 동핀의 맞물림이라는 사고가 발생하지 않는 것은 물론, 안내 가이드를 마련하는 것에 의해 확실한 조합을 확보할 수 있는 것이다.
또한 본 발명에 따르면, 냉장고의 설치 직후의 전원 투입시나, 정전 복귀했을 때의 전원 투입시에, 도어의 개방량이 폐쇄 구동 범위 내였다고 해도, 도어 구동 장치를 구동하지 않고, 일단 사용자에게 도어의 개폐를 행하게 함으로써 도어 개폐에 의식을 기울이게 하여, 그 이후로부터 도어 구동 장치를 구동하는 것에 의해, 사용자가 예측하지 않은 제멋대로 움직임을 방지한다는 효과가 있다.
또한, 냉장고의 설치 직후의 전원 투입시나, 정전 복귀했을 때의 전원 투입시에, 도어의 개방량이 폐쇄 구동 범위 내였다고 해도, 도어 구동 장치를 구동하지 않고, 일단 사용자에게 도어의 개폐를 행하게 하여 도어 개폐에 의식을 기울여 폐쇄 제어를 하거나, 혹은 소정 시간 반도어가 계속되어 반도어 알람이 명동한 후에도 또한 소정 시간 경과하는 것을 감시하고, 그럼에도 아직 반도어 상태가 계속되고 있는 경우에는, 사용자가 냉장고 부근에 있지 않다고 판단하고 도어 구동 장치를 구동하여 서랍 도어를 폐쇄시키는 것에 의해, 반도어를 방지할 수 있어 에너지 절약 효과가 얻어지고, 또한 상기 사용자가 냉장고 부근에 없다고 판단해도, 도어 구동 장치를 구동할 때에는 알람을 명동시키면서 구동함으로써, 사용자에게 주의를 재촉하여, 보다 안전한 제어를 할 수 있다는 효과가 있다.
(다른 적용)
또한, 본 실시예에 있어서는 도어 구동 장치(10)가 냉동실(5) 내지 야채실(6)의 서랍 도어에 설치되어 있는 예를 나타냈지만, 본 실시예에 한정되는 것은 아니고 냉장실 도어(2)의 회전식 도어에 설치되는 것이라도 마찬가지의 효과가 얻어지는 것은 말할 것도 없다.
또한, 본 실시예에 있어서는 냉장고에 도어 구동 장치를 구비한 구성에 대해 설명했지만, 냉장고에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 문서류를 보관하는 파일 캐비닛이나, 전방으로 인출하여 사용하는 설거지대 조립형의 식기 세척 건조기 등의 서랍식의 기기에 적용할 수 있고, 그 경우에도 본 발명에서 설명한 바와 마찬가지의 효과가 있는 것은 명백하다.
본 실시예에 있어서는, 구동 기구(15)는 평기어만에 의해 구성되는 예를 나타냈지만, 평기어에 한정되는 것은 아니고, 웜 기어를 이용한 구성이라도 좋다.
또한, 구동핀(20)은 본 실시예와 같은 원통 형상의 핀이 아닌, 회전식의 롤러라도 좋다.
또한, 사용자가 냉장고 부근에 없다고 판단하기 위해, 사람을 직접 감지하는 수단(영역 센서 등)을 마련하여, 사용자가 냉장고 부근에 없는 것을 판단해도 좋다.