開關門系統的製作方法
2023-10-10 14:30:39
專利名稱：開關門系統的製作方法
技術領域：
本發明的應用領域本發明涉及開門和/或關門及門閂設備，特別是它不只是涉及輔助電冰箱門開閉等家用設備門的開閉設備。
在冰箱櫃體中使門保持在閉合狀態以便內儲物不會因為冷卻氣體洩露而被加熱破壞，一直是一個令人棘手的難題。冰箱通常在門與門框之間加入由塑料做成的密封墊。密封墊通常加入永久磁條來輔助將門保持在門框中並起到將其間空隙密封的目的。由於密封墊中應用了前述的永久磁條，但並沒有考慮到優化的熱密封特性，這是值得改進的地方。而且由於密封磁條位於門與門框間隙中，它為熱流進入冰箱提供了熱導路徑。除此而外，磁條的使用必然導致應用金屬門框結構以便磁鐵能被吸引到門框上，這又提供了另一熱導路徑。再次，將磁條安裝入密封墊中由於費時費力，這增加了設備花費開銷。即使使用了磁條密封墊，但為了保持門總是保持在關閉狀態，仍然在設計冰箱時需要使冰箱櫃體前部略高於其背部。儘管理論上用戶已將冰箱門關閉，但事實上在門與門框之間由於仍存在一個永久磁鐵而具有不可能關閉的縫隙。
為克服此類問題，一些冰箱製造商已經發明了阻止冰箱門處於幾乎關閉狀態的設備。這樣的一個例子被公開在美國專利號5,138,743中(轉讓給White Consolidated Industries公司)。在此發明中，鉸鏈銷通過一支架固定在櫃體上，並且圍繞銷及門孔有一對形狀互補的葉片狀的凸輪面。此兩葉片狀凸輪面的結構設計，總使門傾向於旋轉到兩凸輪面最佳吻合的位置。在此位置上，冰箱門通常處於甚至於超過正常關閉狀態，當門與門框處於接觸狀態時，總會有關閉力施加在門上。
在現有冰箱櫃體門(特別是大一些的門)設計中的另一個問題是，當門已關閉且門與門框間密封良好，在開門時必須使用一較大的力。這與人們希望現代家用設備易於操作(比如冰箱，希望使用一致的力容易重複地打開)是相違背的。一個易於可靠的關閉且不必手動檢查的門系統是人們期待的另一改進。
利用永久磁鐵和電磁鐵結合改進的門閂和門開關系統的例子被公開在美國專利3,635,511(Waller)、3,647,165(Whitla)、3,658,370(wang)、3,764,172(Standke)、3,860,277(wang)、4,428,607(Levine)、4,506,407(Downey)、5,293,020(Han等)。然而如上所述的系統沒有一個是為冰箱櫃體設計的，而且他們的設計沒有考慮到傳感硬體和伴隨的邏輯器件。再此，如上公開的許多系統包括一個與磁性器件一起使用的機械門閂。
因此，本發明的一個目的是提供一個至少在某些方面克服如上缺點，或至少給用戶提供咳咳可資選擇的開關門和/或門狀態保持系統。
附加在所述門上產生永久磁場的永久磁鐵；附加在所述門框上的電磁鐵，當門處於所述的關閉狀態時附加在所述門框上的電磁鐵與所述永久磁鐵相鄰，電磁鐵被充電到處於第一方向的磁場來加強所述的永久磁場，電磁鐵被充電到處於第二方向的磁場來加強消弱所述的永久磁場；探測所述門狀態的門位置探測器；探測是否存在用戶試圖改變所述門狀態的用戶接口設備；接收所述的門位置探測器和所述的用戶接口設備的輸入信號的控制設備，當所述的用戶接口設備顯示一個用戶試圖改變所述門的狀態且所述的門位置探測器顯示所述的門處於所述的打開狀態時，控制設備提供控制信號對所述的電磁鐵充電以提供所述的第一方向的磁場，當所述的用戶接口設備顯示一個用戶試圖改變所述門的狀態且所述的門位置探測器顯示所述的門處於所述的關閉狀態時，控制設備提供控制信號對所述的電磁鐵充電以提供所述的第二方向的磁場。
另一方面，本發明提供了包括一個櫃體及用鉸鏈連接到所述櫃體上並可沿門框關閉的門的家用器具，所述器具包括一門狀態改變裝置來輔助用戶將門在與門框相鄰的關閉狀態和打開狀態之間進行轉化，所述門狀態改變裝置包括附加在所述門上產生永久磁場的永久磁鐵；附加在所述門框上的電磁鐵，當門處於所述的關閉狀態時附加在所述門框上的電磁鐵與所述永久磁鐵相鄰，電磁鐵被充電到處於第一方向的磁場來加強所述的永久磁場，電磁鐵被充電到處於第二方向的磁場來加強消弱所述的永久磁場；探測所述門狀態的門位置探測器；探測是否存在用戶試圖改變所述門狀態的用戶接口設備；
接收所述的門位置探測器和所述的用戶接口設備的輸入信號的控制設備，當所述的用戶接口設備顯示一個用戶試圖改變所述門的狀態且所述的門位置探測器顯示所述的門處於所述的打開狀態時，控制設備提供控制信號對所述的電磁鐵充電以提供所述的第一方向的磁場，當所述的用戶接口設備顯示一個用戶試圖改變所述門的狀態且所述的門位置探測器顯示所述的門處於所述的關閉狀態時，控制設備提供控制信號對所述的電磁鐵充電以提供所述的第二方向的磁場。
更進一步，本發明提供了可使用在包括如上所述的門狀態改變裝置的冰箱。
對本領域的技術人員而言，它們可在不背離本發明所述的基本思想的前提下，進行各種各樣結構和應用上的修改。本說明書純粹是示意性的，無任何限制。
對附圖的簡單描述
圖1是一種體現本發明設計思想，帶有兩個打開室門的冰箱的部分剖視圖；圖2是顯示操作圖1所示的冰箱或冰箱的冷凍室的流程圖。
詳細描述圖1顯示了典型體現本發明門開關系統優選實施例的冰箱櫃體1。儘管本發明的優選實施例參照冰箱櫃體來描述，但對本領域的技術人員而言，很顯然本發明同樣可應用在許多並非所有的門需要密封的設備中(比如象冰櫃，微波爐)，甚至可應用在不需任何密封的家用門中。
圖1所示的冰箱櫃體1包括可通過冷卻系統製冷到不同溫度的冷藏室2(有時稱作成品室)和冷凍室3。冷藏室2和冷凍室3由邊、頂、底、後壁及一個可打開來將食品放入室內的前門構成。通常冰箱櫃體由不鏽鋼做成，但本發明容許櫃體由塑料材料做成。冰箱室門4通過鉸鏈(未示出)固定在櫃體1的一邊，從而達到關閉櫃體前門的目的。同樣，冷凍室門5固定在櫃體1的一邊上，從而達到關閉冷凍室前門的目的。密封墊9和10分別附著在冰箱冷藏室和冷凍室門4和5內表面的外圍，它們通常由富有彈性而具有熱絕緣的材料做成，如由塑料做成的標準冰箱門密封墊(儘管標準冰箱門密封墊為了使門緊貼櫃體壁，在密封墊中使用了磁條，但本發明的如前所述的典型設計省掉了磁條，因而櫃體可由塑料做成)。
控制設備或電子控制器6(可能由帶有附屬電路和存儲器件的微處理器構成)位於櫃體1中。控制器6存儲和執行控制冰箱操作的軟體程序。除了控制冷藏室和冷凍室的溫度外(通過控制冷藏系統和冷卻氣體從冷卻系統流入室2和3的路徑上閥門和風扇的狀態來達到)，控制器6也接收從門傳感器輸入的信號，比如來自位於冷藏和冷凍室門上的觸摸傳感手柄7和8的信號。
鎖定和打開室門4和5的器件位於每一室中，典型的器件由分別位於冷藏室2和冷凍室3一壁上的電磁鐵11和12構成。電磁鐵11為充電被連接到控制器6，它如此放置以使其產生的兩個分離磁極11A和11B位於同室壁前表面平行的平面上。電磁鐵11能夠按需求沿某一方向充電，從而其磁極11A既可為北極也可作南極。電磁鐵11可安放在一室壁表面上，但當室門關閉時，此表面必須與室門的一部分接觸和近乎接觸。電磁鐵12的構造和放置同如上所敘述的11類似。電磁鐵11和12的放置位置並非關鍵，它是可改變的，比如電磁鐵可安置在遠離鉸鏈的櫃體前表面垂直面上。
與電磁鐵11和12相配合的器件是安裝在冷藏門和冷凍門上的門固定器13和14，當門關閉或近乎關閉時，它們與電磁鐵相鄰接。從圖1可看到，固定器安裝在每一個門的底邊上。通常固定器由鐵磁材料構成，當電磁鐵被充電後，它們被吸引到與各自配對的電磁鐵上，而且實際上它們是具有各自北極(13A和14A)和南極(13B和14B)的永久磁鐵。
門傳感器7和8可給控制器6提供一個「觸摸」信號，由此信號可斷定一用戶的手正與手柄接觸，顯示一用戶意欲打開或關閉某一個門(或者剛打開或關閉一個門，但手仍與手柄相接觸)。當觸摸傳感手柄7和8被安置於門上後，觸摸信號必須以某種方式通過門與櫃體間的間隙傳入到控制器6中。達到這一目的的一種方式是穿過鉸鏈銷引入導線或直接利用鉸鏈銷作為導體。利用此種方式，無論門開合與否，觸摸信號都可傳入控制器6中。
可資選擇且更加先進的方法是利用無線方式將觸摸信號從門上傳入控制器6中。通過給位於室門上的永久磁鐵安裝一個導電非磁性的外殼，且通過導線將它們與各自對應的觸摸手柄相連，同樣再給位於冰箱櫃體中的電磁鐵安裝一個導電非磁性的外殼，且通過導線將它們與控制器6相連，由此可實現無線傳輸的目的。由於永久磁鐵外殼和電磁鐵外殼的電耦合，觸摸信號可通過門與櫃體間的空氣隙傳輸。但此種傳輸方式只有在門關閉或近乎關閉的情況下才能工作。
下文是帶有冷藏室的冰箱的典型操作例子。帶有冷凍室或其它室的冰箱的操作是相同的。
參照圖2，使用時控制器6首先初始化，然後進入方框30的待命狀態。此後在判斷框31中檢查室門是否打開，這可由能夠探測門4位置的機械傳感器或開關完成，並將適當的信號傳入到控制器6中。可資選擇的方法是由一霍爾傳感器探測永久磁鐵13的存在，並將適當的信號傳入到控制器6中。在本發明的典型應用中，門位置是通過探測電磁鐵的感抗特性得到的。很明顯，當門打開時，由於電磁鐵南北極間大的空氣間隙，對電磁鐵磁通的磁阻將比門關閉時大，因為磁通可通過永久磁鐵流通(含有兩個非常小的空氣隙)。通過探測磁路的磁阻，可以決定門的開合狀態，而不必借用附加的傳感器。
如果門4已發現被打開，則進入方框38開始一周期為T4的記時過程。此過程結束後，在判斷框39在判定門的開合狀態。如果門仍然打開，則進入方框38開始另一記時過程。如果發現門未關閉超過一定的時間(比如5分鐘)，通過產生蜂鳴聲提醒用戶是非常有必要的。
如果在判斷框39中發現門被關閉，則在方框41中，控制器6對電磁鐵11充電而將門吸合。吸合動作可通過沿使電磁鐵11A為北極，11B為南極的方向充電實現。此時，永久磁鐵和電磁鐵的磁場將相互吸引，從而對門4產生一個關閉力。按照計算，電磁鐵被充電T5，這一間隔足以使門關閉。此後電磁鐵被放電，由於位於門4上的永久磁鐵和電磁鐵11的鐵磁芯間的吸引力，門將保持在關閉狀態。
在判斷框40中，控制器6檢查觸摸手柄7探測到人手的存在。在本發明的典型示例中，一高頻信號(比如150KHZ的鋸齒波)通過一限流保護電路和一電容濾波器(阻止50到60HZ的交流)由一振蕩器提供給手柄7。由於人體對地大約100PF的容載，在150KHz處，人體對地具有大約11KΩ的阻抗。比如，觸摸手柄7由一阻抗為47KΩ的高頻信號源提供信號，人手與觸摸手柄7的接觸將大大地衰減振蕩器的輸出。振蕩器的輸出/觸摸開關電壓通過濾波器濾除觸摸信號的交流分量，然後作為一平均的直流信號傳輸給控制器6。為簡化微處理器的處理，平均的直流信號通過數模轉換成為便於處理的數位訊號。
如果在判斷框40中斷定無用戶接觸觸摸手柄7，則進入方框30的待命狀態，此時控制器6等待觸摸手柄7被激活。
如果在判斷框40中斷定有戶接觸觸摸手柄7，意欲打開門4，則進入方框33。此時，電磁鐵11A為南極，11B為北極的方向充電，永久磁鐵和電磁鐵的磁場將相互排斥，從而對門4產生一個周期為T1的打開力。間隔T1足以容許門4被打開一定距離，然後讓用戶在不必非大力氣抵消久磁鐵和電磁鐵11的鐵磁芯間的吸引力，而將門全部打開。如果在判斷框34中發現門仍然被關閉，則進入方框41，此時門再次被吸合。
如果在判斷框34中門是打開的，則在方框35中控制器6啟動一間隔為T2的記時過程。在此時間內，用戶可以瀏覽冷藏室中的物品，並拿走或放入其它食物(比如，T2可以取為5到30秒)。
一旦計數器已經到達預先設定的時間T2，則在方框36中檢查門是否還打開著。如果發現門已關閉或近乎關閉，則控制進入方框41中。此時，門被吸合，後續過程如前邊敘述的那樣。然而如果發現門還打開著，則控制進入方框38。此時，每隔T4間隔，門的狀態被檢查一次。如前所述，如果此循環達到預先設定的次數或時間，有必要報警提醒用戶門需要關閉。一旦發現門近乎關閉，則控制進入方框41。此時，門被吸合，後續過程如前述。
應注意冰箱在使用中，其門總是傾向於閉合狀態。這一傾向可通過使冰箱的前腳比後腳高，由此使冰箱櫃體的前面比背面高來實現。可資選擇的方法是設計鉸鏈裝置，比如使用彈簧或凸輪表面(引起打開的門被抬起以反抗重力)給門提供一閉合力。此兩方法要求用戶在開關門時使用較大的力。
如果在判斷框31中，門關閉動作先於判斷框32中控制器6探測到用戶觸摸手柄，電磁鐵11將沿著11A為南極，11B為北極的方向充電T1秒(比如，0.5和2秒)。結果，兩個南極11A和13B與兩個北極11B和13A將相互排斥，從而使用戶容易地將門打開。如果這一相互排斥力足夠大(依賴於門和門內食物的重量)，則門將比推開一小縫。
由此可知，本發明的冰箱門開閉系統至少使傳統門閂被重新設計後，增加了它的絕熱性能，同時減少了傳統門使用後偶爾發生開合不暢的問題。使用本發明可提高冰箱的總體效率
權利要求
1．一種輔助用戶將門在與門框相鄰的關閉狀態和打開狀態之間相轉化的門狀態改變設備，包括附加在所述門上產生永久磁場的永久磁鐵；附加在所述門框上的電磁鐵，當門處於所述的關閉狀態時附加在所述門框上的電磁鐵與所述永久磁鐵相鄰，電磁鐵被充電到處於第一方向的磁場來加強所述的永久磁場，電磁鐵被充電到處於第二方向的磁場來加強消弱所述的永久磁場；探測所述門狀態的門位置探測器；探測是否存在用戶試圖改變所述門狀態的用戶接口設備；接收所述的門位置探測器和所述的用戶接口設備的輸入信號的控制設備，當所述的用戶接口設備顯示一個用戶試圖改變所述門的狀態且所述的門位置探測器顯示所述的門處於所述的打開狀態時，控制設備提供控制信號對所述的電磁鐵充電以提供所述的第一方向的磁場，當所述的用戶接口設備顯示一個用戶試圖改變所述門的狀態且所述的門位置探測器顯示所述的門處於所述的關閉狀態時，控制設備提供控制信號對所述的電磁鐵充電以提供所述的第二方向的磁場。
2．一種根據權利要求1所述的門狀態改變設備，其特徵在於當所述門位置探測器顯示門處於關閉狀態時，所敘述的電磁鐵消磁釋放。
3．一種根據權利要求1或2所述的所述門狀態改變設備，其特徵在於所述的控制設備包括一延時設備，它在所述的門位置探測器探測到所述的門關閉狀態和所述的電磁鐵設備消磁釋放過程間提供一時延。
4．一種根據權利要求1到3之一所述的門狀態改變設備，其特徵在於所述的用戶接口設備包括覆蓋所述的門部分表面的傳感設備。
5．一種根據權利要求1到4之一所述的門狀態改變設備，其特徵在於所述的用戶接口設備包括一個門狀態方向變化探測設備，它給所述的控制設備提供所述門狀態改變的方向信息，當所述的門狀態方向變化探測設備顯示一個用戶試圖將所述門由打開狀態變為關閉狀態時，所述的用戶接口設備引起所述的控制設備對所述的電磁鐵充電以提供所述的第一方向的磁場，當所述的門狀態方向變化探測設備顯示一個用戶試圖將所述門由關閉狀態變為打開狀態時，所述的用戶接口設備引起所述的控制設備對所述的電磁鐵充電以提供所述的第二方向的磁場。
6．一種根據權利要求1到5之一所述的門狀態改變設備，其特徵在於所述的電磁鐵提供的磁場強度是可變化的。
7．一種根據權利要求6所述的門狀態改變設備，其特徵在於所述的電磁鐵產生的所述的第二方向的磁場強度大於或等於所述的永久磁鐵的產生的磁場強度。
8．一種根據權利要求1到7之一所述的門狀態改變設備，其特徵在於所述的門位置探測設備附加在所述門框上以探測所述永久磁鐵接近程度的接近探測設備。
9．一種根據權利要求8所述的門狀態改變設備，其特徵在於所述的接近探測設備包括一個探測所述電磁鐵磁通的設備。
10．一種根據權利要求1到9之一所述的門狀態改變設備，其特徵在於所述的永久磁鐵形成一個「U」型結構，該結構的兩個末端對著電磁鐵，是它的兩個磁極。
11．一種根據權利要求1到10之一所述的門狀態改變設備，其特徵在於所敘述的電磁鐵包括一個由透磁材料構成的「U」型結構的芯和圍繞所述芯的可充電線圈，「U」型結構的兩個末端對著所述的電磁鐵的兩個末端。
12．一種根據權利要求1到11之一所述的門狀態改變設備，其特徵在於所述的永久磁鐵位於所述門的中線上或其附近。
13．一種包括一個櫃體和一個由鉸鏈連接到所述櫃體上且可沿門框關閉的門的家用設備，該設備包括一個門狀態改變裝置，它輔助用戶將門在與門框相鄰的關閉狀態和打開狀態之間進行轉化，包括附加在所述門上產生永久磁場的永久磁鐵；附加在所述門框上的電磁鐵，當門處於所述的關閉狀態時附加在所述門框上的電磁鐵與所述永久磁鐵相鄰，電磁鐵被充電到處於第一方向的磁場來加強所述的永久磁場，電磁鐵被充電到處於第二方向的磁場來加強消弱所述的永久磁場；探測所述門狀態的門位置探測器；探測是否存在用戶試圖改變所述門狀態的用戶接口設備；接收所述的門位置探測器和所述的用戶接口設備的輸入信號的控制設備，當所述的用戶接口設備顯示一個用戶試圖改變所述門的狀態且所述的門位置探測器顯示所述的門處於所述的打開狀態時，控制設備提供控制信號對所述的電磁鐵充電以提供所述的第一方向的磁場，當所述的用戶接口設備顯示一個用戶試圖改變所述門的狀態且所述的門位置探測器顯示所述的門處於所述的關閉狀態時，控制設備提供控制信號對所述的電磁鐵充電以提供所述的第二方向的磁場。
14．一種包括根據權利要求1到12所述的門狀態改變裝置的冰箱。
15．一種根據本文及參照附圖描述的冰箱，包括一個門狀態改變裝置。
全文摘要
本發明涉及一種門狀態改變裝置，它輔助用戶將門在門(8和9)與門框相鄰的關閉和打開狀態之間轉化。該門狀態改變裝置包括附加在門上產生永久磁場的永久磁鐵(13和14)；附加在與永久磁鐵相鄰(當門處關閉狀態)門框上的電磁鐵(11和12)，電磁鐵被充電後產生的磁場可用來加強或消弱永久磁鐵產生的永久磁場；探測門打開和關閉狀態的門位置探測器；探測是否存在用戶試圖改變門狀態的用戶接口設備；接收門位置探測器和用戶接口設備輸入的控制器(6)。當用戶接口設備顯示一個用戶試圖將門從打開變為關閉狀態時，控制器提供控制信號對電磁鐵(11和12)充電以加強磁場。當用戶接口設備顯示一個用戶試圖將門打開且門為關閉狀態時，控制器提供控制信號對電磁鐵(11和12)充電以削弱磁場。本發明特別適用於家用冰箱中。
文檔編號F25D11/00GK1318128SQ99810927
公開日2001年10月17日 申請日期1999年8月16日 優先權日1998年8月19日
發明者基思·布魯克斯·斯邦恩, 格雷姆·科林·富勒, 傑拉爾德·戴維·鄧肯 申請人:菲什爾·派克爾公司