| 【発明の名称】 |
製氷装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】西川 和憲
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| 【要約】 |
【課題】部品点数を削減し、微妙な組み付けや調整を不要とし、駆動機構部分を小型化すること。
【解決手段】この製氷装置１は、氷を製氷すると共に、駆動源により回動可能に設けられた製氷皿２と、氷が製氷された後、製氷皿２を回動して落下させた氷を貯氷する貯氷容器と、該貯氷容器内の貯氷量を検知するため貯氷容器内に進入し、貯氷量の検知後、貯氷容器内から退出する検氷アーム３とを備える。そして、検氷アーム３は、進出方向へ外力が加わったとき、その外力を受けて変形可能にされている。変形可能な構成の１例として、検氷アーム３を、検氷軸が固定された検氷軸固定部３ａと、氷に当接して検氷を行う検氷部３ｂと、該検氷部３ｂと検氷軸固定部３ａとを連結する連結部３ｃとから構成し、検氷アーム３の進出方向に所定以上の外力が加わったとき検氷部３ａを進出方向に変形させるトルクリミッタ機構６を連結部３ｃに設けることが考えられる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 氷を製氷すると共に、駆動源により回動可能に設けられた製氷皿と、氷が製氷された後上記製氷皿を回動して落下させた氷を貯氷する貯氷容器と、該貯氷容器内の貯氷量を検知するため上記貯氷容器内に進入し、貯氷量の検知後、上記貯氷容器内から退出する検氷アームと、を備える製氷装置において、上記検氷アームは、進出方向へ外力が加わったとき、その外力を受けて変形可能にされていることを特徴とする製氷装置。
【請求項２】 前記検氷アームに連結すると共に、前記駆動源に連動して回動され前記検氷アームを前記貯氷容器内に進退させる検氷軸を設け、前記検氷アームは、この検氷軸が固定された検氷軸固定部と、氷に当接して検氷を行う検氷部と、該検氷部と上記検氷軸固定部とを連結する連結部とから構成され、前記検氷アームの進出方向に所定以上の外力が加わったとき、前記検氷部を進出方向に変形させるトルクリミッタ機構を上記連結部に設けたことを特徴とする請求項１記載の製氷装置。
【請求項３】 前記検氷アームを、長尺かつ平板状に形成し、前記連結部には、その中央に孔と、この孔の前記貯氷容器とは反対側に、前記検氷軸固定部と前記検氷部との連結を切断する分離部と、上記孔の貯氷容器側に前記検氷軸固定部と前記検氷部とをつなぐ接続部とを設け、進出方向の外力が前記検氷アームに加わったとき、上記分離部が開口し、上記接続部が弾性変形することによって前記トルクリミッタ機構を構成するようにしたことを特徴とする請求項２記載の製氷装置。
【請求項４】 前記検氷アームを樹脂製とし、前記接続部をその樹脂の弾性を利用した樹脂バネ部としたことを特徴とする請求項３記載の製氷装置。
【請求項５】 前記分離部が開口しない方向に付勢するコイルバネを設け、その上記コイルバネの一端は、その分離部の両側のいずれか一方に固定され、上記コイルバネの他端は、前記分離部の両側のいずれか他方に固定されたことを特徴とする請求項３または４記載の製氷装置。
【請求項６】 前記接続部に金属製の板バネを沿わせたことを特徴とする請求項３、４または５記載の製氷装置。
【請求項７】 前記接続部を、前記孔を形成するための囲み部と、この囲み部の孔とは反対側に設けられるＵ字状孔と、このＵ字状孔の内周を形成するＵ字状弾性腕とで形成し、このＵ字状弾性腕の先端をこの検氷アームに係脱可能に構成したことを特徴とする請求項３、４、５または６記載の製氷装置。
【請求項８】 前記検氷アームをゴム弾性を有する材料から構成したことを特徴とする請求項１記載の製氷装置。
【請求項９】 前記検氷アームの根元にゴム弾性を有する弾性部を一体的に設け、この弾性部を利用して検氷アームを変形させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の製氷装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫内に設置され、氷を製造すると共に貯氷容器内の氷の不足を検出した場合に、製造した氷を補給する製氷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動製氷機能を備えた家庭用冷蔵庫等が知られているが、この冷蔵庫に取り付けられている自動製氷機の駆動装置として、例えば、本出願人が先に出願した特開平９−２６４６４６号公報に開示されている製氷皿の駆動装置等がある。このような自動製氷機では、貯氷容器内の氷の量を検知するための検氷アームをＡＣ同期モータやＤＣモータによって動作させている。この検氷アームは、特開平９−２６４６４６号公報に示されるように、カム歯車に形成されたカム面等によって駆動されることが多い。
【０００３】このカム歯車は、検氷アームを待機状態とする製氷位置と、検氷アームによって満氷か否かを検知する検氷位置と、貯氷容器内の氷が不足しているとき製氷皿をひねり製氷皿内の氷を離氷させる離氷位置の計３つの位置を少なくとも有するように構成される。
【０００４】そして、カム歯車の回転によって検氷アームが上下動し、貯氷容器内の氷の量を検知している。この検知動作において、検氷アームの位置等を確認するために製氷位置、満氷位置および離氷位置のそれぞれで検知信号を発生させるようにしている。検氷アームを駆動するモータは、この検知信号によって、オンオフや回転方向の制御がなされる。なお、検知信号は、ホールＩＣやスイッチを利用して発生させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の製氷機では、検氷アームが進出方向に動く場合、貯氷容器内に氷があると、その氷に突き当たり、検氷アームには進出方向と逆方向に大きな負荷がかかることとなる。このため、モータ内の機構や検氷アームを駆動する機構には、その負荷やその負荷以上の力に対応できる機構が組み込まれる。また、検氷アームに対してその進出方向に外力が加わることは通常想定されていない。このため、何の工夫もしない装置を使用したときに、仮にそのような外力がそのまま検氷アームを駆動するモータ内の歯車輪列に加わると、歯車輪列が壊れてしまうこととなる。
【０００６】このような故障を避けるため、特開平９−２６４６４６号公報に示される製氷皿の駆動装置では、検氷アームの進出方向に所定以上の外力が加わると、内部のトルクリミッタ機構によって連結が外れ、検氷アームがフリーに移動でき、問題は生じないようになっている。このトルクリミッタ機構は、カム歯車に摺接する検氷レバー側の保護リングと、検氷アーム側の検氷軸と、これらの間に配置されるトーションスプリングにより構成されている。
【０００７】このようなトルクリミッタ機構の他の例が、特開平６−２６５２５０号公報に示されている。特開平６−２６５２５０号公報のトルクリミッタ部は、筒状ゴムやコイルバネ等で形成され、氷量を検知する検氷アームの軸部と、カムに接する中央部との間に介在設置されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のトルクリミッタ機構は、検氷アームの進出方向への外力が加わった場合の検氷アーム等の破損防止のために十分な効果を有しており、価値が高いものとなっている。しかし、従来のトルクリミッタ機構は、検氷アーム側の大きな負荷を小型のトルクリミッタで制御するものであり、そのトルク管理が微妙となっている。しかも、トルク管理との関係で組み付け作業に時間を有し、組み立ての作業効率が良くない状況となっている。
【０００９】加えて、従来のトルクリミッタ機構は、トルクリミッタの主要部となるトーションスプリングや筒状ゴム等が介在するため、その両側に配置される軸部を加えると、部品が最低でも３点必要となる。このため、部品点数の増加に加え、３者間での位置合わせのための精度が必要とされ、高価格化している。しかも、これらのトルクリミッタ機構がカム歯車の駆動機構周辺に配置されるため、駆動装置の内部構造が複雑化すると共に、大型化しがちとなっている。
【００１０】本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、部品点数を削減でき、微妙な組み付けや調整を不要とすることができ、駆動機構部分を小型化できる製氷装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明では、氷を製氷すると共に、駆動源により回動可能に設けられた製氷皿と、氷が製氷された後、製氷皿を回動して落下させた氷を貯氷する貯氷容器と、該貯氷容器内の貯氷量を検知するため貯氷容器内に進入し、貯氷量の検知後、貯氷容器内から退出する検氷アームと、を備える製氷装置において、検氷アームは、進出方向へ外力が加わったとき、その外力を受けて変形可能にされている。
【００１２】また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の製氷装置において、検氷アームに連結すると共に、駆動源に連動して回動され検氷アームを貯氷容器内に進退させる検氷軸を設け、検氷アームは、この検氷軸が固定された検氷軸固定部と、氷に当接して検氷を行う検氷部と、該検氷部と検氷軸固定部とを連結する連結部とから構成され、検氷アームの進出方向に所定以上の外力が加わったとき検氷部を進出方向に変形させるトルクリミッタ機構を連結部に設けている。
【００１３】さらに、請求項３記載の発明では、請求項２記載の製氷装置において、検氷アームを長尺かつ平板状に形成し、連結部には、その中央に孔と、この孔の貯氷容器とは反対側に検氷軸固定部と検氷部との連結を切断する分離部と、孔の貯氷容器側に検氷軸固定部と検氷部とをつなぐ接続部とを設け、進出方向の外力が検氷アームに加わったとき、分離部が開口し、接続部が弾性変形することによってトルクリミッタ機構を構成している。
【００１４】さらに、請求項４記載の発明では、請求項３記載の製氷装置において、検氷アームを樹脂製とし、接続部をその樹脂の弾性を利用した樹脂バネ部としている。
【００１５】また、請求項５記載の発明では、請求項３または４記載の製氷装置において、分離部が開口しない方向に付勢するコイルバネを設け、そのコイルバネの一端は、その分離部の両側のいずれか一方に固定され、コイルバネの他端は、分離部の両側のいずれか他方に固定している。
【００１６】さらに、請求項６記載の発明では、請求項３、４または５記載の製氷装置において、接続部に金属製の板バネを沿わせている。加えて、請求項７記載の発明は、請求項３、４、５または６記載の製氷装置において、接続部を、孔を形成するための囲み部と、この囲み部の孔とは反対側に設けられるＵ字状孔と、このＵ字状孔の内周を形成するＵ字状弾性腕とで形成し、このＵ字状弾性腕の先端をこの検氷アームに係脱可能に構成している。
【００１７】また、請求項８記載の発明は、請求項１記載の製氷装置において、検氷アームをゴム弾性を有する材料から構成している。さらに、請求項９記載の発明は、請求項１記載の製氷装置において、検氷アームの根元にゴム弾性を有する弾性部を一体的に設け、この弾性部を利用して検氷アームを変形させるようにしている。
【００１８】本発明の製氷装置は、製氷皿を回動させて氷を離氷させ、その氷を貯氷容器に貯える構造を有している。そして、製氷皿の回動のための駆動源としてステッピングモータ等を用いている。
【００１９】この製氷装置は、検氷アームが貯氷容器内に進出して氷の貯蔵状態を検知する。このような場合、もし、貯氷容器内の氷が不足しているとすると、検氷アームは貯氷容器内へ十分進出した後、退出する。また、もし貯氷容器内の氷が十分であると、検氷アームは十分進出できず、すぐに退出することとなる。そして、この検氷アームの動きを検出することによって、製氷装置は、製氷皿を反転させて貯氷容器内に氷を落下させたり、反転させず元の位置にそのまま戻したりする。なお、製氷皿を反転させず、わずかに傾けてその内部の氷をかき出す方式の製氷装置に適用しても良い。
【００２０】このような製氷装置において、検氷アームは、その進出方向に外力が加わると、その外力によって変形する。このため、使用者が誤って検氷アームをその進出方向に無理に回動させることがあっても、検氷アームや装置内の部材が破損してしまうことがない。検氷アームを変形させるための構成としては、検氷アームを連結固定する検氷軸固定部と氷に当接する検氷部とを連結する連結部に、検氷アームの進出方向に所定以上の外力が加わったとき、検氷部を進出方向に変形させるトルクリミッタ機構を設けるようにするのが好ましい。
【００２１】また、検氷アームを変形可能にする構成としては、連結部に設けるトルクリミッタ機構の他に、検氷アーム全体をゴム弾性を有する材料としたり、連結部に相当する部分に弾性部を設ける構成としても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の製氷装置を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】図１から図３は、本発明の実施の形態に係る製氷装置を示している。この製氷装置は、製氷や離氷等を自動的に行う自動製氷機１となっている。そして、この自動製氷機１は、冷蔵庫の製氷室内に設置され、後述の駆動方法によって動作するようになっている。
【００２４】この自動製氷機１は、図示しない貯氷容器の上方に配置された製氷皿２と、貯氷容器内の貯氷量を検知するために昇降する氷検出手段となる検氷アーム３と、製氷皿２へ水等の液体を供給するための液体供給操作手段となる揺動部材４と、製氷皿２ならびに検氷アーム３および揺動部材４を連動させて駆動する離氷手段となる駆動装置５を備えて構成されている。なお、製氷皿２の下部には製氷皿の温度を検知するサーミスタ１ａが設けられている。また、この実施の形態では、液体として通常の飲用の水を使用している。
【００２５】検氷アーム３は、樹脂製で、長尺かつ平板状に形成され、後述する検氷軸３２が固定された検氷軸固定部３ａと、氷に当接して検氷を行う検氷部３ｂと、この検氷部３ｂと検氷軸固定部３ａとを連結する連結部３ｃとから構成されている。そして、この連結部３ｃに検氷アーム３の進出方向に所定以上の外力が加わったとき、検氷部３ｂを進出方向に変形させるトルクリミッタ機構６を設けている。このトルクリミッタ機構６の詳細については後述する。
【００２６】この駆動装置５は、検氷アーム３の先端を貯氷容器内に下降させ、その下降距離に基づいて貯氷容器内の氷の有無を検出する。そして、この駆動装置５は、氷の不足を検出した場合、製氷皿２を反転させて離氷位置とし貯氷容器内に氷を落下させる。すなわち、反転された製氷皿２は、その他端側の突出部２ａが冷蔵庫または自動製氷機１の機枠７に設けられた当接片（図示省略）に当たってねじれ変形し、この変形を利用して氷を落下させる。その後、駆動装置５は、製氷皿２を製氷位置へ戻す。
【００２７】通常の自動製氷機では、この製氷位置で製氷皿２に注水されるが、この実施の形態の自動製氷機１は、製氷位置を過ぎて更にわずかに、例えば１０〜２０度製氷皿２を回転させる。この逆方向の回転によって製氷皿２に設けた突出した係合部２ｂが揺動部材４の一方側４ａに係合し、揺動部材４を、機枠７に設けられた揺動支点となる軸部７ａを中心として揺動させる。この揺動によって、揺動部材４の他端側４ｂが液体供給手段となる開閉弁８を動作させ、水を製氷皿２に供給する。なお、係合部２ｂは、駆動装置５の近傍に設けられているので、後述する出力軸２５からの駆動力が揺動部材４に伝わり易くなっている。
【００２８】この揺動部材４は、図３に示すように、一端側４ａが下方に押されることにより、他端側４ｂが上方に突出するものとなっている。しかも、その突出部分は、駆動装置５が配置される部分より離れた位置となるようにされている。揺動部材４の他端側４ｂは、作動棒８ａに当接し、この作動棒８ａを介して開閉弁８を押し上げるようになっている。開閉弁８ａが押し上がると、貯液タンクとなる貯水タンク８ｂ内の水が水受け皿８ｃ内に入り、給水管８ｄから製氷皿２に供給されるようになっている。
【００２９】この駆動装置５は、図４に示すように、製氷皿２に連結されてこれを反転させるカムとなるカム歯車１０と、このカム歯車１０に操作され介在部材の一部を構成する検氷機構１１およびスイッチ機構１２を備えて構成されている。なお、この駆動装置５の内部機構は、２つのケースからなるケース９内に配置されている。
【００３０】カム歯車１０は、駆動源となるステッピングモータ１３により回転させられる。すなわち、ステッピングモータ１３の回転は、回転伝達手段１４を介してカム歯車１０に伝達される。この回転伝達手段１４は、ステッピングモータ１３のロータ出力軸に設けられたピニオン１５と、ピニオン１５の回転を順次減速させる第１歯車１６、第２歯車１７、第３歯車１８、第４歯車１９および第５歯車２０より構成されている。したがって、ステッピングモータ１３のロータ出力軸の回転は、回転伝達手段１４により次々に減速されながらカム歯車１０に伝達される。
【００３１】このカム歯車１０には、出力軸が一体成形されている。その出力軸は、ケース９の一方に設けられた孔から駆動装置５の外方に突出し、製氷皿２に連結されている。したがって、カム歯車１０と製氷皿２とは、一体となって回転する。
【００３２】一方、カム歯車１０には、環状の凹部２７が形成されている。この凹部２７の回転中心側の面は、検氷軸用カム面２８を構成し、また、外周側の面はマグネットレバー用カム面２９を構成している。各カム面２８，２９は、カム歯車１０の回転中心となる軸に対してほぼ平行に延設された延設部の側壁部分に形成されている。
【００３３】検氷機構１１は、カム歯車１０に操作される検氷軸用レバー（伝達部材）３１と、この検氷軸用レバー３１の動きを検氷アーム３に伝達する検氷軸３２と、検氷軸３２を揺動させるための力を与えるコイルスプリング３３と、コイルスプリング３３を取りつけるための腕３４とを備えて構成されている。
【００３４】検氷軸用レバー３１の一端部のカム歯車１０に対向する面には、凸部３１ａが形成されている。この凸部３１ａは、検氷軸用レバー３１の回転中心軸線から径方向に離間した位置に形成されており、回転中心軸線を回転中心として回動可能となっている。そして、凸部３１ａは、カム歯車１０に形成された検氷軸用カム面２８に当接するカムフォロアーとなっている。
【００３５】このように構成された検氷機構１１は、検氷軸用カム面２８に沿って動作する検氷軸用レバー３１の動きを検氷アーム３に伝えると共に、検氷アーム３の動きを後述するマグネット揺動禁止部材４３に伝えるものとなっている。すなわち、検氷アーム３が満氷によってその動きを停止すると、検氷軸３２は、検氷アーム３と共にその回転を停止する。
【００３６】なお、コイルスプリング３３は、その他端がケース９内に設けた中地板（図示省略）に設けたバネ掛け突起部に引っ掛けられ、検氷アーム３を常時検氷位置側へ付勢するようになっている。すなわち、検氷軸用カム面２８に対し、検氷軸用レバー３１を当接させる方向に付勢力を与えている。この力は、カム歯車１０の中心から外周に向かうもので、ケース９の両ケースを組み込むときの妨げとならない力となっている。このため、カム歯車１０がコイルスプリング３３の力によって浮き上がってしまうことがなく、カム歯車１０の組み込みや両ケースの一体化が簡単に行え、組み立て易いものとなる。
【００３７】信号出力手段となるスイッチ機構１２は、カム歯車１０に操作される信号変化部材となるマグネットレバー４１と、マグネットレバー４１の揺動に応じて検出信号を変化させる位置検出手段となるホールセンサ４２と、マグネットレバー４１の揺動を禁止するように働くマグネット揺動禁止部材４３と、マグネットレバー４１を揺動させるための力を与えるコイルスプリング４４とをを備えて構成されている。
【００３８】マグネットレバー４１の一端部のカム歯車１０側の面には、山形状の凸部４１ｂが形成されている。この凸部４１ｂは、カム歯車１０に形成されたマグネットレバー用カム面２９に当接するカムフォロアーとなっている。したがって、カム歯車１０が回転した場合、凸部４１ｂがマグネットレバー用カム面２９に沿ってカム歯車１０の径方向に移動し、マグネットレバー４１が揺動する。
【００３９】また、マグネットレバー４１の所定位置には被押圧部となる突起腕４１ｃが形成されている。この突起腕４１ｃは、検氷軸３２に設けられたマグネット揺動禁止部材４３の近傍に位置している。この突起腕４１ｃにマグネット揺動禁止部材４３が当たっている状態では、マグネットレバー４１は揺動することができない。一方、マグネットレバー４１の先端部には、ホールセンサ４２を動作させるセンサ用マグネット４６が取り付けられている。また、マグネットレバー４１には、突起腕４１ｃと点対称的に突起腕４１ｄが設けられ、コイルスプリング４４の一端が取り付けられている。なお、コイルスプリング４４の他端は、中地板に設けられた軸に引っ掛けられている。
【００４０】ホールセンサ４２は、マグネットレバー４１が作動位置に在る場合にその他端部のセンサ用マグネット４６に対向するように配置されている。このホールセンサ４２は、信号検出手段となるコントローラに電気的に接続されている。そして、マグネットレバー４１が非作動位置に在る場合、このホールセンサ４２は、検出信号として低レベルの信号（以下、Ｌ信号と記す）をコントローラに出力する。一方、マグネットレバー４１が揺動して、ホールセンサ４２に対向したとき、このホールセンサ４２は、検出信号として高レベルの信号（Ｈ信号と記す）をコントローラに出力する。
【００４１】ホールセンサ４２は、カム歯車１０が−１５度から１６０度まで回転する間に２ヶ所の位置でＨ信号を出力する。出力されたＨ信号は、その発生位置の違いにより製氷位置信号または検氷位置信号（識別信号）としてコントローラに認識される。コントローラは、これらの信号に基づいてカム歯車１０の現状位置を認識する。
【００４２】次に、先に述べた検氷アーム３に設けられるトルクリミッタ機構６について述べる。
【００４３】図５に示すように、トルクリミッタ機構６は、検氷アーム３の連結部３ｃに設けられる。そして、その中央に孔６ａと、この孔６ａの貯氷容器とは反対側に、検氷軸固定部３ａと検氷部３ｂとの連結を切断する分離部６ｂと、孔６ａの貯氷容器側に検氷軸固定部３ａと検氷部３ｂとをつなぐ接続部６ｃとを有する。なお、この接続部６ｃは、弾性を有する樹脂バネ部となっている。また、この接続部６ｃは、検氷アーム３の外周を形成する厚肉の骨部の一部を利用して形成されている。
【００４４】検氷アーム３は、通常、図５（Ａ）に示すように分離部６ｂが閉じた状態、すなわち孔６ａの周囲が囲まれた状態となっている。仮に、検氷アーム３の進出方向に所定トルク以上の外力Ｍが加わると、図５（Ｂ）に示すように、樹脂バネ部となる接続部６ｃが弾性変形し、分離部６ｂが開いた状態となり、検氷部３ｂが進出方向側に変形する。この外力Ｍが無くなると、検氷アーム３は接続部６ｃの弾性力によって、図５（Ａ）に示すように、元の状態に戻る。
【００４５】このように検氷アーム３が変形するため、検氷アーム３の進出方向に外力が加わっても、検氷アーム３が損傷したり、検氷アーム３に連結される駆動装置５内の部材が壊れることはない。この実施の形態は、全体が樹脂材で形成されかつ外周が太い骨部となっている検氷アーム３の連結部３ｃに、孔６ａと、分離部６ｂとを設けるのみでトルクリミッタ機構６が形成されるため、極めて容易にトルクリミッタ機構付き検氷アームを製造することができる。
【００４６】次に、この自動製氷機１の動作について説明する。コントローラは、基本動作プログラムおよび初期設定プログラムを適宜実行する。例えば、基本動作プログラムは、扉が開かれていない状態であることおよび製氷皿２の下に置かれるサーミスタ１ａによって製氷完了を検知した後、一定時間経過することというＡＮＤ条件が満たされたとき、待機終了の旨の信号がコントローラに入力し実行するようにされる。また、初期設定プログラムは、例えば、電源オンまたは初期化する旨の信号のいずれかがコントローラに入力した場合に実行するようにされる。
【００４７】この自動製氷機１の全体的な動作は、まず、電源がオンされると、初期設定プログラムが動作する。次に、基本動作プログラムを開始し、製氷確認に入る。コントローラは、氷製造が終了したか否かをサーミスタ１ａで検知し、所定温度以下となっていると、終了と判断し、貯氷容器内の氷の量を検知しに行く。なお、初期設定からスタートした場合は、製氷皿２内に氷が無い状態であるが、サーミスタ１ａは、氷の有無にかかわらず庫内温度を感知するので、氷製造が終了したと判断し、次のステップに進む。
【００４８】先のステップにおいて、コントローラは、貯氷容器内の氷が不足状態か否かを検知し、満氷でないとき、すなわち氷が不足状態であると、製氷皿２を反転させ氷を貯氷容器へ供給する離氷を行う。次に、その離氷の確認、すなわちカム歯車１０が１６０度回転したか否かを確認し、回転していると判断されると、−１５度まで逆方向に回転させ給水を行う。そして、製氷皿２は、水平位置に戻り製氷がなされる。
【００４９】一方、先のステップにおいて満氷状態であると、製氷皿２は反転せず水平位置に戻り、検氷のため所定時間待機し製氷確認に戻っていく。また、離氷確認において、１６０度の回転が確認されないと、異常処置、すなわち、所定時間待機し、その後、製氷確認のステップに戻っていく。
【００５０】なお、基本動作プログラムを実行していない場合には、カム歯車１０は製氷位置（回転角θが０度の位置）に復帰している。この状態では、製氷皿２は、図２に示すように水平に保持されている。そして、検氷機構１１を操作する検氷軸用カム面２８は、凸部３１ａをカム歯車１０の中心側に移動させており、検氷軸３２を非作業位置に引き戻している。
【００５１】この状態では、検氷アーム３は、図２中、実線で示すように、製氷皿２の側方に格納されている。一方、スイッチ機構１２中のマグネットレバー４１の凸部４１ｂは、マグネットレバー用カム面２９に沿って径方向内側に移動し、マグネット揺動禁止部材４３は突起腕４１ｃから離れている。したがって、スプリング４４のばね力により、マグネットレバー４１はマグネットレバー用カム面２９の凹部に当接し、揺動可能とされている。
【００５２】先に示したイニシャライズを終了後、製氷皿２は製氷位置で待機し、製氷確認を実行する。まず、コントローラは、サーミスタ１ａによって、所定温度以下（この実施の形態では−８℃以下）か否かを判断し、肯定的な（ＹＥＳ）であるとタイマをスタートさせる。次に設定時間が終了したか否か確認する。設定時間（この実施の形態では１０分間）が経過すると、サーミスタ１ａによって製氷皿２が所定温度（この実施の形態では−１２℃）以下か否かを判断する。
【００５３】なお、コントローラ５２を、例えば、冷蔵庫の扉が開けられた後に閉められた場合であって、製氷皿２に氷ができていることを確認できた場合に、この基本動作プログラムの実行を開始するようにしても良い。この基本動作プログラムでは、貯氷容器内の貯氷量に応じて貯氷量不足時の動作モードまたは貯氷量充足時の動作モードに基づく検氷状態を実行する。
【００５４】いま、貯氷容器内の貯氷量が不足している場合には、検氷アーム３は、貯氷容器内の氷に邪魔されることなく所定位置まで下降することができる。したがって、凸部３１ａが検氷軸用カム面２８に沿って径方向外側に移動し、検氷軸用レバー３１を揺動させる。これにより、検氷軸３２が回転操作され、検氷アーム３の先端が下降し始める。
【００５５】そして、カム歯車１０の回転角θが３２度に達すると、検氷アーム３は、図２の２点鎖線位置まで動作する。このとき、検氷軸用レバー３１は、検氷軸用カム面２８の所定位置まで揺動し、検氷軸３２に設けられたマグネット揺動禁止部材４３が、スイッチ機構１２のマグネットレバー４１に形成された突起腕４１ｃに当たる。したがって、マグネットレバー４１は、このマグネット揺動部材４３に動きを規制されて揺動することができなくなる。このため、スイッチ機構１２の凸部４１ｂがマグネットレバー用カム面２９の凹み部分となる満氷時オン信号発生用カム部に到達しても、凸部４１ｂはこのマグネットレバー用カム面２９に沿って移動することはなく、このカム面２９から離れる。この状態では、センサ用マグネット４６がホールセンサ４２に対向しておらず、このホールセンサ４２は、Ｌ信号をコントローラに供給し続ける。
【００５６】さらに、カム歯車１０が矢印ＣＷ方向に回転されると、マグネットレバー４１の凸部４１ｂが再びマグネットレバー用カム面２９に接触して、たとえマグネット揺動禁止部材４３によるマグネットレバー４１の規制が解除された場合にも、このマグネットレバー４１は揺動することはない。したがって、貯氷容器内の貯氷量が不足している場合には、検氷位置信号が出力されることはない。なお、この実施の形態では、ホールセンサ４２の動作として、いわゆるアクティブ・ハイの制御方法を採用している。
【００５７】そして、カム歯車１０の回転角θが５８度に達すると、凸部３１ａが検氷軸用カム面２８に沿って径方向内側に移動し始める。さらに、カム歯車１０の回転角θが８０度に達すると、検氷軸用レバー３１の凸部３１ａが検氷軸用カム面２８に乗り上げ、検氷軸用レバー３１は非作動位置に戻る。この状態であっても、上述したように、マグネットレバー４１は揺動することがなく、ホールセンサ４２はＬ信号をコントローラに供給し続ける。
【００５８】この後、若干の時間が経過しカム歯車１０の回転角θが１１０度に達すると、ステッピングモータ１３を駆動する周波数が落ち、強いトルクでステッピングモータ１３を回転させる。その後、セットしたステップ数に到達する。コントローラは、このセットされたステップ数を動作させる間にＨ信号、すなわち検氷位置信号を検出できなかったことで、貯氷容器内の貯氷量が不足していることを認識する。
【００５９】カム歯車１０の回転角θが１６０度に達すると、コントローラは、ステッピングモータ１３を１秒間停止させる。すなわち、カム歯車１０の回転角θが１６０度に達する位置が、離氷位置で、製氷皿２は、当接片に当たってねじれ変形している。このため、製氷皿２より氷が外れて貯氷容器内に落下する。
【００６０】なお、この実施の形態では、製氷位置から離氷位置の手前（具体的にはカム歯車１０の回転角θが１１０度の位置）までを高速運転し、スピードを上げ、離氷位置の直前から離氷位置までを低速（具体的には半分の速度）にしトルクを上げている。すなわち、製氷皿２をねじり始めるときから氷を落下させるまでの間については、トルクを稼ぐためステッピングモータ１３を低速化させている。これによって通常の駆動方法のときは、製氷位置（０度）から離氷位置（１６０度）までを６分前後かかっていたものを４分前後に短縮できる。ただし、このように変速させず、定速駆動としても良い。
【００６１】一方、貯氷容器内の貯氷量が充足している場合を考える。この場合には、製氷皿２を反転させて離氷作業を行う必要はなく、直ちに製氷皿２を製氷位置に復帰させている。
【００６２】貯氷容器内の貯氷量が充足している場合には、検氷アーム３は、貯氷容器内の氷に当たって下降することができない。したがって、駆動装置５が始動し、カム歯車１０が製氷位置から矢印ＣＷ方向に回転されて回転角θが３７度に達した場合には、検氷軸用レバー３１は、わずかに揺動するものの、氷に検氷アーム３が突き当たりそれ以上揺動できなくなり、検氷機構１１の凸部３１ａが検氷軸用カム面２８から離れる。このため、マグネット揺動禁止部材４３は、スイッチ機構１２のマグネットレバー４１に形成された突起腕４１ｃを規制できず、スイッチ機構１２の凸部４１ｂは、マグネットレバー用カム面２９の凹み部分となる満氷時オン信号発生用カム部に沿って移動し、マグネットレバー４１が揺動することとなる。
【００６３】マグネットレバー４１の揺動によって、ホールセンサ４２の信号がＬ信号からＨ信号に変化する。すなわち、コントローラは、ステッピングモータ１３を１秒間だけ停止させる。この後、直ちにカム歯車１０の戻り行程に移行し、コントローラは、カム歯車１０を矢印ＣＣＷ方向に回転させるためにステッピングモータ１３を逆転させる。
【００６４】上述の実施の形態では、駆動源としてステッピングモータ１３を使用している。ステッピングモータ１３は、一般的に、ＤＣモータに比べてトルクが小さい。このため、モータ軸から製氷皿２に動作を伝える歯車の減速比を大きくし、製氷皿２においてはＤＣモータ品並のトルクが出るようにしている。また、上述の実施の形態では、大きなトルクの必要な離氷時は、モータ回転数を落とし、それ以外はモータ回転数を上げるように、コントローラを用いてモータ回転数を切り替えるように制御している。
【００６５】また、上述の実施の形態では、離氷位置で信号を出さないため、離氷位置まで行ったかどうかの確認は、離氷位置（１６０度）から、製氷位置（０度）まで戻る間のステッピングモータ１３のステップ数で判断している。そして、離氷位置まで行っていないと判断した場合は、給水するのを止めて、しばらくした後に再度離氷動作を行うようにしている。このため、誤って給水するのが確実に阻止される。
【００６６】なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、図６に示すように、検氷アーム３中のトルクリミッタ機構６をわずかに変更しても良い。すなわち、分離部６ｂが開口しない方向に付勢するコイルバネ６ｄを設ける。このコイルバネ６ｄは、分離部６ｂの両側のいずれか一方にその一端が固定され、いずれか他方に他端が固定される。このコイルバネ６ｄによって、接続部６ｃのバネ力に加え、このコイルバネ６ｄのバネ力が付加されることとなり、復帰力が強くなる。このため、接続部６ｃが強い力によって変形し元に戻らなくなるようなことがあっても、コイルバネ６ｄの復帰力によって、図６に示す通常の状態へ復帰することとなる。
【００６７】また、検氷アーム３を図７に示すようにしても良い。すなわち、トルクリミッタ機構６中の接続部６ｃに金属製の板バネ６ｅを沿わせている。これによって接続部６ｃの樹脂バネ特性に加え、板バネ６ｅのバネ特性を付加し、復帰力の強いものとしている。
【００６８】さらに、検氷アーム３の構造を図８に示すようにしても良い。この図８に示す構造においては、接続部６ｃを、孔６ａを形成するための囲み部６ｆと、囲み部６ｆの孔６ａとは反対側に設けられるＵ字状孔６ｇと、このＵ字状孔６ｇの内周を形成するＵ字状弾性腕６ｈとで形成している。なお、組み立て前は、図８（Ａ）に示すように、Ｕ字状弾性腕６ｈの先端６ｈ１は、切り欠き凹部６ｉに係合していないが、組み立て後は、図８（Ｂ）のように、先端６ｈ１は、切り欠き凹部６ｉに嵌合している。そして、検氷アーム３の進出方向に外力Ｍが加わると、分離部６ｂが開口し、検氷部３ｂが進行方向に変位する。
【００６９】また、上述の実施の形態および各変形例では、検氷アーム３を固い樹脂製としているが、図９に示すように、全体がゴム弾性を有する材料から構成される検氷アーム６１としても良い。この場合、進行方向の外力が加わると、検氷アーム６１が全体的が変形する。また、進行方向と逆方向に力か加わる場合も、その力が大きいと変形する。しかし、検氷動作時に貯氷された氷に衝突した際、その氷から受ける力程度では、変形しないようにされている。ただし、若干変形してもその動作上は影響が生じない。
【００７０】さらに、図１０に示すように、検氷アーム６２の根元にゴム弾性を有する弾性部６２ａを設けるようにしても良い。この場合、弾性部６２ａ以外は、先の検氷アーム３と同様に固い樹脂製となっているため、弾性部６２ａが弾性変形することによって検氷アーム６２が進行方向に変形することとなる。
【００７１】また、カムフォロアーとなる凸部３１ａを、検氷軸３２に固設された検氷軸用レバー３１に設けるのではなく、検氷軸３２自体に設けても良い。さらに、検氷アーム３と検氷軸３２とを別体とせず、一体化した部品としても良い。また、上述の実施の形態で示した製氷皿２の係合部２ｂを設けず、出力軸２５に揺動部材４との係合部を設けたり、出力軸２５にアームを取り付けそのアームによって揺動部材４を動作させるようにしても良い。さらには、揺動部材４を設けず、スイッチ機構によって、開閉弁８等を動作させたりしても良い。
【００７２】さらに、上述の実施の形態では、検氷位置のＨ信号を満氷の場合のみ発生するようにしたが、満氷のときは発生させず不足状態のときにＨ信号を発生させるようにしても良い。また、上述の実施の形態では、マグネットレバー４１とホールセンサ４２との関係を両者が対向したときにＨ信号が発生するアクティブ・ハイとなる関係にしたが、両者が対向する位置ではＬ信号が発生するアクティブ・ローの関係にしても良い。さらに、信号出力手段としては、発光素子、受光素子および遮へい手段を利用した光方式等他の手段を採用しても良い。
【００７３】さらに、駆動源としてはステッピングモータ１３を使用せず、通常のＤＣモータ等の小型モータに回転の移動量を検出するエンコーダを取り付けて位置制御を行うようにしても良い。また、製氷皿２の角度を直接検出するポテンショメータ等の角度検出器とＤＣモータ等の小型モータとを組み合わせるようにしても良い。また、ＡＣモータやコンデンサモータを使用し、カム歯車１０の回転角度をステップ数ではなく時間で制御するようにしても良い。
【００７４】また、氷化する液体としては、水の他にジュース等の飲み物や検査試薬等の非飲料等を採用することができる。また、貯氷容器内の氷が出来上がったか否かを検知する手段としては、サーミスタ１ａの他に形状記憶合金等を利用したバイメタルとしても良い。
【００７５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の製氷装置では、検氷アームに進出方向への外力が加わると、その外力によって検氷アーム自体が変形可能になっているので、従来のようなトルクリミッタ機構を駆動装置内に設ける必要がない。このため、部品点数の削減に加え、微妙な組み付けや調整が不要となる。また、駆動機構部分を小型化でき、冷蔵庫に設置する場合にスペース上有利なものとすることができる。
【００７６】また、請求項２記載の発明では、トルクリミッタ機構を検氷アームの根元側となる連結部に設けているので、所定以上の外力が加わったときに、その外力によって先端の検氷部が進出方向に変形しやすいものとなる。さらに、請求項３記載の発明では、所定以上の外力が加わったときに変形するトルクリミッタ機構が簡単な構成で得られることとなる。加えて、請求項４記載の発明では、検氷アームを構成する樹脂材の弾性を利用して、検氷アームの変形と復帰を行わせているので、構成が極めて簡単で、かつ確実な変形および復帰動作が実行される。
【００７７】また、請求項５記載の製氷装置では、コイルバネの利用によって、変形した検氷アームの元の形状への復帰が一層確実に行われることとなる。さらに、請求項６記載の発明では、金属製の板バネを利用することによって、樹脂バネ部の永久変形を防止すると共に検氷アームの元の形状への復帰を一層確実化させている。加えて、請求項７記載の発明では、接続部をさらに工夫することによって、余分な部材を加えることなく、変形復帰力が大きいトルクリミッタ機構を得ることができる。
【００７８】また、請求項８記載の製氷装置では、検氷アーム自体が弾性力を有するものとなり、検氷アームに対し進出方向への外力が加わると、確実に変形するものとなる。さらに、請求項９記載の発明では、検氷アームの根元に弾性部が設けられるため、検氷アームはその弾性部の弾性によって変形することが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２２３３
【氏名又は名称】株式会社三協精機製作所
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| 【出願日】 |
平成１０年９月８日（１９９８．９．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７８５９
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 秀治
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| 【公開番号】 |
特開２０００−８８４１３（Ｐ２０００−８８４１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年３月３１日（２０００．３．３１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２７０６００ |
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