专利名称：开关门系统的制作方法
技术领域：
本发明的应用领域本发明涉及开门和/或关门及门闩设备，特别是它不只是涉及辅助电冰箱门开闭等家用设备门的开闭设备。
在冰箱柜体中使门保持在闭合状态以便内储物不会因为冷却气体泄露而被加热破坏，一直是一个令人棘手的难题。冰箱通常在门与门框之间加入由塑料做成的密封垫。密封垫通常加入永久磁条来辅助将门保持在门框中并起到将其间空隙密封的目的。由于密封垫中应用了前述的永久磁条，但并没有考虑到优化的热密封特性，这是值得改进的地方。而且由于密封磁条位于门与门框间隙中，它为热流进入冰箱提供了热导路径。除此而外，磁条的使用必然导致应用金属门框结构以便磁铁能被吸引到门框上，这又提供了另一热导路径。再次，将磁条安装入密封垫中由于费时费力，这增加了设备花费开销。即使使用了磁条密封垫，但为了保持门总是保持在关闭状态，仍然在设计冰箱时需要使冰箱柜体前部略高于其背部。尽管理论上用户已将冰箱门关闭，但事实上在门与门框之间由于仍存在一个永久磁铁而具有不可能关闭的缝隙。
为克服此类问题，一些冰箱制造商已经发明了阻止冰箱门处于几乎关闭状态的设备。这样的一个例子被公开在美国专利号5,138,743中(转让给White Consolidated Industries公司)。在此发明中，铰链销通过一支架固定在柜体上，并且围绕销及门孔有一对形状互补的叶片状的凸轮面。此两叶片状凸轮面的结构设计，总使门倾向于旋转到两凸轮面最佳吻合的位置。在此位置上，冰箱门通常处于甚至于超过正常关闭状态，当门与门框处于接触状态时，总会有关闭力施加在门上。
在现有冰箱柜体门(特别是大一些的门)设计中的另一个问题是，当门已关闭且门与门框间密封良好，在开门时必须使用一较大的力。这与人们希望现代家用设备易于操作(比如冰箱，希望使用一致的力容易重复地打开)是相违背的。一个易于可靠的关闭且不必手动检查的门系统是人们期待的另一改进。
利用永久磁铁和电磁铁结合改进的门闩和门开关系统的例子被公开在美国专利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)。然而如上所述的系统没有一个是为冰箱柜体设计的，而且他们的设计没有考虑到传感硬件和伴随的逻辑器件。再此，如上公开的许多系统包括一个与磁性器件一起使用的机械门闩。
因此，本发明的一个目的是提供一个至少在某些方面克服如上缺点，或至少给用户提供咳咳可资选择的开关门和/或门状态保持系统。
附加在所述门上产生永久磁场的永久磁铁；附加在所述门框上的电磁铁，当门处于所述的关闭状态时附加在所述门框上的电磁铁与所述永久磁铁相邻，电磁铁被充电到处于第一方向的磁场来加强所述的永久磁场，电磁铁被充电到处于第二方向的磁场来加强消弱所述的永久磁场；探测所述门状态的门位置探测器；探测是否存在用户试图改变所述门状态的用户接口设备；接收所述的门位置探测器和所述的用户接口设备的输入信号的控制设备，当所述的用户接口设备显示一个用户试图改变所述门的状态且所述的门位置探测器显示所述的门处于所述的打开状态时，控制设备提供控制信号对所述的电磁铁充电以提供所述的第一方向的磁场，当所述的用户接口设备显示一个用户试图改变所述门的状态且所述的门位置探测器显示所述的门处于所述的关闭状态时，控制设备提供控制信号对所述的电磁铁充电以提供所述的第二方向的磁场。
另一方面，本发明提供了包括一个柜体及用铰链连接到所述柜体上并可沿门框关闭的门的家用器具，所述器具包括一门状态改变装置来辅助用户将门在与门框相邻的关闭状态和打开状态之间进行转化，所述门状态改变装置包括附加在所述门上产生永久磁场的永久磁铁；附加在所述门框上的电磁铁，当门处于所述的关闭状态时附加在所述门框上的电磁铁与所述永久磁铁相邻，电磁铁被充电到处于第一方向的磁场来加强所述的永久磁场，电磁铁被充电到处于第二方向的磁场来加强消弱所述的永久磁场；探测所述门状态的门位置探测器；探测是否存在用户试图改变所述门状态的用户接口设备；
接收所述的门位置探测器和所述的用户接口设备的输入信号的控制设备，当所述的用户接口设备显示一个用户试图改变所述门的状态且所述的门位置探测器显示所述的门处于所述的打开状态时，控制设备提供控制信号对所述的电磁铁充电以提供所述的第一方向的磁场，当所述的用户接口设备显示一个用户试图改变所述门的状态且所述的门位置探测器显示所述的门处于所述的关闭状态时，控制设备提供控制信号对所述的电磁铁充电以提供所述的第二方向的磁场。
更进一步，本发明提供了可使用在包括如上所述的门状态改变装置的冰箱。
对本领域的技术人员而言，它们可在不背离本发明所述的基本思想的前提下，进行各种各样结构和应用上的修改。本说明书纯粹是示意性的，无任何限制。
对附图的简单描述
图1是一种体现本发明设计思想，带有两个打开室门的冰箱的部分剖视图；图2是显示操作图1所示的冰箱或冰箱的冷冻室的流程图。
详细描述图1显示了典型体现本发明门开关系统优选实施例的冰箱柜体1。尽管本发明的优选实施例参照冰箱柜体来描述，但对本领域的技术人员而言，很显然本发明同样可应用在许多并非所有的门需要密封的设备中(比如象冰柜，微波炉)，甚至可应用在不需任何密封的家用门中。
图1所示的冰箱柜体1包括可通过冷却系统制冷到不同温度的冷藏室2(有时称作成品室)和冷冻室3。冷藏室2和冷冻室3由边、顶、底、后壁及一个可打开来将食品放入室内的前门构成。通常冰箱柜体由不锈钢做成，但本发明容许柜体由塑料材料做成。冰箱室门4通过铰链(未示出)固定在柜体1的一边，从而达到关闭柜体前门的目的。同样，冷冻室门5固定在柜体1的一边上，从而达到关闭冷冻室前门的目的。密封垫9和10分别附着在冰箱冷藏室和冷冻室门4和5内表面的外围，它们通常由富有弹性而具有热绝缘的材料做成，如由塑料做成的标准冰箱门密封垫(尽管标准冰箱门密封垫为了使门紧贴柜体壁，在密封垫中使用了磁条，但本发明的如前所述的典型设计省掉了磁条，因而柜体可由塑料做成)。
控制设备或电子控制器6(可能由带有附属电路和存储器件的微处理器构成)位于柜体1中。控制器6存储和执行控制冰箱操作的软件程序。除了控制冷藏室和冷冻室的温度外(通过控制冷藏系统和冷却气体从冷却系统流入室2和3的路径上阀门和风扇的状态来达到)，控制器6也接收从门传感器输入的信号，比如来自位于冷藏和冷冻室门上的触摸传感手柄7和8的信号。
锁定和打开室门4和5的器件位于每一室中，典型的器件由分别位于冷藏室2和冷冻室3一壁上的电磁铁11和12构成。电磁铁11为充电被连接到控制器6，它如此放置以使其产生的两个分离磁极11A和11B位于同室壁前表面平行的平面上。电磁铁11能够按需求沿某一方向充电，从而其磁极11A既可为北极也可作南极。电磁铁11可安放在一室壁表面上，但当室门关闭时，此表面必须与室门的一部分接触和近乎接触。电磁铁12的构造和放置同如上所叙述的11类似。电磁铁11和12的放置位置并非关键，它是可改变的，比如电磁铁可安置在远离铰链的柜体前表面垂直面上。
与电磁铁11和12相配合的器件是安装在冷藏门和冷冻门上的门固定器13和14，当门关闭或近乎关闭时，它们与电磁铁相邻接。从图1可看到，固定器安装在每一个门的底边上。通常固定器由铁磁材料构成，当电磁铁被充电后，它们被吸引到与各自配对的电磁铁上，而且实际上它们是具有各自北极(13A和14A)和南极(13B和14B)的永久磁铁。
门传感器7和8可给控制器6提供一个“触摸”信号，由此信号可断定一用户的手正与手柄接触，显示一用户意欲打开或关闭某一个门(或者刚打开或关闭一个门，但手仍与手柄相接触)。当触摸传感手柄7和8被安置于门上后，触摸信号必须以某种方式通过门与柜体间的间隙传入到控制器6中。达到这一目的的一种方式是穿过铰链销引入导线或直接利用铰链销作为导体。利用此种方式，无论门开合与否，触摸信号都可传入控制器6中。
可资选择且更加先进的方法是利用无线方式将触摸信号从门上传入控制器6中。通过给位于室门上的永久磁铁安装一个导电非磁性的外壳，且通过导线将它们与各自对应的触摸手柄相连，同样再给位于冰箱柜体中的电磁铁安装一个导电非磁性的外壳，且通过导线将它们与控制器6相连，由此可实现无线传输的目的。由于永久磁铁外壳和电磁铁外壳的电耦合，触摸信号可通过门与柜体间的空气隙传输。但此种传输方式只有在门关闭或近乎关闭的情况下才能工作。
下文是带有冷藏室的冰箱的典型操作例子。带有冷冻室或其它室的冰箱的操作是相同的。
参照图2，使用时控制器6首先初始化，然后进入方框30的待命状态。此后在判断框31中检查室门是否打开，这可由能够探测门4位置的机械传感器或开关完成，并将适当的信号传入到控制器6中。可资选择的方法是由一霍尔传感器探测永久磁铁13的存在，并将适当的信号传入到控制器6中。在本发明的典型应用中，门位置是通过探测电磁铁的感抗特性得到的。很明显，当门打开时，由于电磁铁南北极间大的空气间隙，对电磁铁磁通的磁阻将比门关闭时大，因为磁通可通过永久磁铁流通(含有两个非常小的空气隙)。通过探测磁路的磁阻，可以决定门的开合状态，而不必借用附加的传感器。
如果门4已发现被打开，则进入方框38开始一周期为T4的记时过程。此过程结束后，在判断框39在判定门的开合状态。如果门仍然打开，则进入方框38开始另一记时过程。如果发现门未关闭超过一定的时间(比如5分钟)，通过产生蜂鸣声提醒用户是非常有必要的。
如果在判断框39中发现门被关闭，则在方框41中，控制器6对电磁铁11充电而将门吸合。吸合动作可通过沿使电磁铁11A为北极，11B为南极的方向充电实现。此时，永久磁铁和电磁铁的磁场将相互吸引，从而对门4产生一个关闭力。按照计算，电磁铁被充电T5，这一间隔足以使门关闭。此后电磁铁被放电，由于位于门4上的永久磁铁和电磁铁11的铁磁芯间的吸引力，门将保持在关闭状态。
在判断框40中，控制器6检查触摸手柄7探测到人手的存在。在本发明的典型示例中，一高频信号(比如150KHZ的锯齿波)通过一限流保护电路和一电容滤波器(阻止50到60HZ的交流)由一振荡器提供给手柄7。由于人体对地大约100PF的容载，在150KHz处，人体对地具有大约11KΩ的阻抗。比如，触摸手柄7由一阻抗为47KΩ的高频信号源提供信号，人手与触摸手柄7的接触将大大地衰减振荡器的输出。振荡器的输出/触摸开关电压通过滤波器滤除触摸信号的交流分量，然后作为一平均的直流信号传输给控制器6。为简化微处理器的处理，平均的直流信号通过数模转换成为便于处理的数字信号。
如果在判断框40中断定无用户接触触摸手柄7，则进入方框30的待命状态，此时控制器6等待触摸手柄7被激活。
如果在判断框40中断定有户接触触摸手柄7，意欲打开门4，则进入方框33。此时，电磁铁11A为南极，11B为北极的方向充电，永久磁铁和电磁铁的磁场将相互排斥，从而对门4产生一个周期为T1的打开力。间隔T1足以容许门4被打开一定距离，然后让用户在不必非大力气抵消久磁铁和电磁铁11的铁磁芯间的吸引力，而将门全部打开。如果在判断框34中发现门仍然被关闭，则进入方框41，此时门再次被吸合。
如果在判断框34中门是打开的，则在方框35中控制器6启动一间隔为T2的记时过程。在此时间内，用户可以浏览冷藏室中的物品，并拿走或放入其它食物(比如，T2可以取为5到30秒)。
一旦计数器已经到达预先设定的时间T2，则在方框36中检查门是否还打开着。如果发现门已关闭或近乎关闭，则控制进入方框41中。此时，门被吸合，后续过程如前边叙述的那样。然而如果发现门还打开着，则控制进入方框38。此时，每隔T4间隔，门的状态被检查一次。如前所述，如果此循环达到预先设定的次数或时间，有必要报警提醒用户门需要关闭。一旦发现门近乎关闭，则控制进入方框41。此时，门被吸合，后续过程如前述。
应注意冰箱在使用中，其门总是倾向于闭合状态。这一倾向可通过使冰箱的前脚比后脚高，由此使冰箱柜体的前面比背面高来实现。可资选择的方法是设计铰链装置，比如使用弹簧或凸轮表面(引起打开的门被抬起以反抗重力)给门提供一闭合力。此两方法要求用户在开关门时使用较大的力。
如果在判断框31中，门关闭动作先于判断框32中控制器6探测到用户触摸手柄，电磁铁11将沿着11A为南极，11B为北极的方向充电T1秒(比如，0.5和2秒)。结果，两个南极11A和13B与两个北极11B和13A将相互排斥，从而使用户容易地将门打开。如果这一相互排斥力足够大(依赖于门和门内食物的重量)，则门将比推开一小缝。
由此可知，本发明的冰箱门开闭系统至少使传统门闩被重新设计后，增加了它的绝热性能，同时减少了传统门使用后偶尔发生开合不畅的问题。使用本发明可提高冰箱的总体效率
权利要求
1．一种辅助用户将门在与门框相邻的关闭状态和打开状态之间相转化的门状态改变设备，包括附加在所述门上产生永久磁场的永久磁铁；附加在所述门框上的电磁铁，当门处于所述的关闭状态时附加在所述门框上的电磁铁与所述永久磁铁相邻，电磁铁被充电到处于第一方向的磁场来加强所述的永久磁场，电磁铁被充电到处于第二方向的磁场来加强消弱所述的永久磁场；探测所述门状态的门位置探测器；探测是否存在用户试图改变所述门状态的用户接口设备；接收所述的门位置探测器和所述的用户接口设备的输入信号的控制设备，当所述的用户接口设备显示一个用户试图改变所述门的状态且所述的门位置探测器显示所述的门处于所述的打开状态时，控制设备提供控制信号对所述的电磁铁充电以提供所述的第一方向的磁场，当所述的用户接口设备显示一个用户试图改变所述门的状态且所述的门位置探测器显示所述的门处于所述的关闭状态时，控制设备提供控制信号对所述的电磁铁充电以提供所述的第二方向的磁场。
2．一种根据权利要求1所述的门状态改变设备，其特征在于当所述门位置探测器显示门处于关闭状态时，所叙述的电磁铁消磁释放。
3．一种根据权利要求1或2所述的所述门状态改变设备，其特征在于所述的控制设备包括一延时设备，它在所述的门位置探测器探测到所述的门关闭状态和所述的电磁铁设备消磁释放过程间提供一时延。
4．一种根据权利要求1到3之一所述的门状态改变设备，其特征在于所述的用户接口设备包括覆盖所述的门部分表面的传感设备。
5．一种根据权利要求1到4之一所述的门状态改变设备，其特征在于所述的用户接口设备包括一个门状态方向变化探测设备，它给所述的控制设备提供所述门状态改变的方向信息，当所述的门状态方向变化探测设备显示一个用户试图将所述门由打开状态变为关闭状态时，所述的用户接口设备引起所述的控制设备对所述的电磁铁充电以提供所述的第一方向的磁场，当所述的门状态方向变化探测设备显示一个用户试图将所述门由关闭状态变为打开状态时，所述的用户接口设备引起所述的控制设备对所述的电磁铁充电以提供所述的第二方向的磁场。
6．一种根据权利要求1到5之一所述的门状态改变设备，其特征在于所述的电磁铁提供的磁场强度是可变化的。
7．一种根据权利要求6所述的门状态改变设备，其特征在于所述的电磁铁产生的所述的第二方向的磁场强度大于或等于所述的永久磁铁的产生的磁场强度。
8．一种根据权利要求1到7之一所述的门状态改变设备，其特征在于所述的门位置探测设备附加在所述门框上以探测所述永久磁铁接近程度的接近探测设备。
9．一种根据权利要求8所述的门状态改变设备，其特征在于所述的接近探测设备包括一个探测所述电磁铁磁通的设备。
10．一种根据权利要求1到9之一所述的门状态改变设备，其特征在于所述的永久磁铁形成一个“U”型结构，该结构的两个末端对着电磁铁，是它的两个磁极。
11．一种根据权利要求1到10之一所述的门状态改变设备，其特征在于所叙述的电磁铁包括一个由透磁材料构成的“U”型结构的芯和围绕所述芯的可充电线圈，“U”型结构的两个末端对着所述的电磁铁的两个末端。
12．一种根据权利要求1到11之一所述的门状态改变设备，其特征在于所述的永久磁铁位于所述门的中线上或其附近。
13．一种包括一个柜体和一个由铰链连接到所述柜体上且可沿门框关闭的门的家用设备，该设备包括一个门状态改变装置，它辅助用户将门在与门框相邻的关闭状态和打开状态之间进行转化，包括附加在所述门上产生永久磁场的永久磁铁；附加在所述门框上的电磁铁，当门处于所述的关闭状态时附加在所述门框上的电磁铁与所述永久磁铁相邻，电磁铁被充电到处于第一方向的磁场来加强所述的永久磁场，电磁铁被充电到处于第二方向的磁场来加强消弱所述的永久磁场；探测所述门状态的门位置探测器；探测是否存在用户试图改变所述门状态的用户接口设备；接收所述的门位置探测器和所述的用户接口设备的输入信号的控制设备，当所述的用户接口设备显示一个用户试图改变所述门的状态且所述的门位置探测器显示所述的门处于所述的打开状态时，控制设备提供控制信号对所述的电磁铁充电以提供所述的第一方向的磁场，当所述的用户接口设备显示一个用户试图改变所述门的状态且所述的门位置探测器显示所述的门处于所述的关闭状态时，控制设备提供控制信号对所述的电磁铁充电以提供所述的第二方向的磁场。
14．一种包括根据权利要求1到12所述的门状态改变装置的冰箱。
15．一种根据本文及参照附图描述的冰箱，包括一个门状态改变装置。
全文摘要
本发明涉及一种门状态改变装置，它辅助用户将门在门(8和9)与门框相邻的关闭和打开状态之间转化。该门状态改变装置包括附加在门上产生永久磁场的永久磁铁(13和14)；附加在与永久磁铁相邻(当门处关闭状态)门框上的电磁铁(11和12)，电磁铁被充电后产生的磁场可用来加强或消弱永久磁铁产生的永久磁场；探测门打开和关闭状态的门位置探测器；探测是否存在用户试图改变门状态的用户接口设备；接收门位置探测器和用户接口设备输入的控制器(6)。当用户接口设备显示一个用户试图将门从打开变为关闭状态时，控制器提供控制信号对电磁铁(11和12)充电以加强磁场。当用户接口设备显示一个用户试图将门打开且门为关闭状态时，控制器提供控制信号对电磁铁(11和12)充电以削弱磁场。本发明特别适用于家用冰箱中。
文档编号F25D11/00GK1318128SQ99810927
公开日2001年10月17日 申请日期1999年8月16日 优先权日1998年8月19日
发明者基思·布鲁克斯·斯邦恩, 格雷姆·科林·富勒, 杰拉尔德·戴维·邓肯 申请人:菲什尔·派克尔公司