自動製氷装置
【課題】 本発明は、冷凍室の庫内温度，送風の影響があっても電子制御基板を用いた制御を行うことなくサーモスタットの動作点に関係なく任意にヒータへの通電停止を行うことを目的とする。
【解決手段】
製氷皿，氷排出機構，氷剥離用ヒータ，所定温度で動作するサーモスタット，貯氷量検出機構を有し、家庭用冷凍冷蔵庫等の冷凍室に設置される自動製氷装置において、排氷レバー１回転で製排氷を行う場合に、氷排出機構の動作に連動して氷の表面が溶けたと見なされるまではヒータを作動させるスイッチ機構を有する構造とする。
【解決手段】
製氷皿，氷排出機構，氷剥離用ヒータ，所定温度で動作するサーモスタット，貯氷量検出機構を有し、家庭用冷凍冷蔵庫等の冷凍室に設置される自動製氷装置において、排氷レバー１回転で製排氷を行う場合に、氷排出機構の動作に連動して氷の表面が溶けたと見なされるまではヒータを作動させるスイッチ機構を有する構造とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍庫内に備えられ所定のシーケンスに従って注水・製氷・排氷の動作を繰り返し実行する自動製氷装置に関し、特に排氷動作の改良に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭用冷凍冷蔵庫に搭載されている自動製氷装置では、冷凍室に設置された自動製氷装置の製氷皿上部より水を注水し、注水された水を製氷皿内の各氷枠に均等に行きわたらせ、周囲温度により冷却して製氷し、製氷後に製氷皿外部に設置されたヒータ等発熱器具により製氷皿を加熱して氷表面を溶かした後、排氷装置により氷を掻き出して排氷を行う方式が一般的である。この様な自動製氷装置は、以下の特許文献にも示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されている自動製氷装置では、サーモスタットのスイッチ動作、モータ回転と電気的接点の動作の連動により排氷レバーの１回転動作とヒータへの通電，停電を制御し、製排氷を実現させている。またこのほかにも特許文献２に電子制御方式の自動製氷装置が開示されている。この方式では、温度検出のためにサーモスタットではなく、サーミスタを使用して連続的に温度検出可能な構成とし、自動製氷装置に内蔵された制御基板と基板内に構成されたマイコンへのプログラムにより適宜動作開始温度を設定可能にし、冷凍冷蔵庫内の温度変化に対応した設定が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４７５６１６５号明細書
【特許文献２】米国特許第６５７４９７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の自動製氷装置では、サーモスタットの作動する温度によりモータ回転やヒータへの通電開始およびヒータへの通電停止等が制御される構成であるが、庫内状況やサーモスタットの誤差，動作ばらつきを考慮する必要から、余裕をとってサーモスタット２４のオフ温度を高く設定しなければならなく、この結果、排氷動作に関しては、サーモスタットの作動する温度を確実に氷の表面が溶けたとみなされる温度以上に設定しておく必要がある。しかしながら、この設定温度は冷凍室内の温度，庫内冷却のための送風に大きく影響されるため、冷凍冷蔵庫の機種にあわせた綿密な設定が必要となる問題がある。また電子制御方式では、装置内に制御基板、内蔵プログラム作製などの構成が追加されるため、構成が複雑となり、部品数が増え、価格上昇となる不都合がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に留意して成されたものであり、冷凍室の庫内温度，送風（冷気循環）の影響があっても電子制御基板を用いた制御を行うことなく、氷の表面が溶けたとみなされるまではヒータに通電し続ける構成とすることにより、確実な排氷動作を行うことが可能な自動製氷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の自動製氷装置においては、注水され製氷を行う製氷皿，前記製氷皿で製氷された氷の氷排出機構，前記製氷皿にて製氷された氷の表面を溶融させる氷剥離用ヒータ，製氷皿の温度を検出し所定温度で動作するサーモスタット，貯氷箱内の貯氷量検出機構を有し、前記氷排出機構の動作に連動して氷の表面が溶けたとみなされるまではヒータを作動させ続けるスイッチ機構を有する構造としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動製氷装置にあっては、氷の表面が溶けたとみなされるまではヒータを作動させ続けるスイッチ機構を有するため、従来のように装置の設置環境に合わせたサーモスタット動作点を設定する必要がなく、また電子制御方式では、内蔵プログラム作製などの作業を行う必要がなくなる。特に本発明では、ヒータがオンするタイミングはサーモスタットにより温度感知して行うが、ヒータをオフするタイミングは排氷レバーが一定角度回転したとき、すなわち氷表面が溶けたとみなされる排氷レバーの回転角度としており、ヒータのオフのタイミングを周囲環境に影響されやすいサーモスタットの温度感知に左右されない利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による自動製氷装置の斜視図である。
【図２】図１の自動製氷装置の電気結線図である。
【図３】図１の自動製氷装置の動作タイミング図である。
【図４】従来例の自動製氷装置の電気結線図である。
【図５】図４の従来の排氷バー２回転型自動製氷装置の動作タイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による自動製氷装置の実施形態を、図面を用いて説明する。図１は本発明の自動製氷装置の斜視図であり、複数の氷室用氷枠が配列された製氷皿１，各氷枠における氷を掻き出す排氷爪を連結した氷排出機構を構成する排氷レバー２，排氷レバー２を回転駆動する駆動モータやカム機構，各種スイッチ類等が収納されたハウジング３，製氷皿底面に設置された氷剥離用ヒータ，排氷された氷を収容する氷貯蔵タンクの貯氷量を検出する貯氷量検出機構としてのフィラーアーム４等で構成されている。カム機構を構成するカム軸は駆動モータにより回転され、このカム軸に排氷レバー２が連結されている。
【００１１】
図２はこのような構成の自動製氷装置の動作制御のための内部結線を示す。ＡＣ１１５／２３０Ｖの電源に対し、温度ヒューズ１０を介して駆動モータ１２及びホールドスイッチ１４（ＮＯ端子側）が接続され、駆動モータ１２及びホールドスイッチ１４（ＮＣ端子側）に並列にヒータ１６及びヒータスイッチ１８（ＮＯ端子側）の直列回路が接続されると共に、ホールドスイッチ１４のＮＣ端子とＮＯ端子の間に、ウォータスイッチ２０及びウォータバルブ２２の直列回路と、サーモスタット２４及びフィラーアームスイッチ２６（ＮＯ端子側）の直列回路とがそれぞれ接続され、フィラーアームスイッチ２６のＮＣ端子がホールドスイッチ１４のコモン端子に接続されている。ヒータスイッチ１８のＮＣ端子はホールドスイッチ１４のＮＯ端子に接続されている。なお、ウォータバルブ２２は自動製氷装置外であって冷蔵庫本体に設置されている。
【００１２】
ここで、駆動モータ１２によって回転するカム軸にはカムが設けられ、このカムの回転位置に応じて、ヒータスイッチ１８やホールドスイッチ１４、フィラーアームスイッチ２６、ウォータスイッチ２０が切り換え動作するようになっており、さらに、カム軸の回転に伴って排氷レバー２も回転すると共に、カム軸の所定の回転角度範囲に連動してフィラーアーム４が揺動動作する仕組みになっている。カムの回転に応じた各部の動作は、図３に示すタイミング図のようになっている。
【００１３】
図４は従来の自動製氷装置の結線図であり、その動作が図５に示すタイミング図のようになっている。従来構成の場合は、ヒータスイッチが存在せず、ヒータ１６が直接サーモスタット２４及びウォータスイッチ２０に接続されている。
ここで、図４に示す従来の自動製氷装置の動作について説明する。
まず、製氷皿１に水が貯留されている状態では、サーモスタット２４はオフであるため、駆動モータ１２は動作せず、製氷状態を待つ。この状態では、フィラーアーム４は図１に示すように、氷検知位置に保持されている。
【００１４】
製氷皿１の水が氷になると、この温度を検知したサーモスタット２４はオンとなり、排氷モードの動作開始となり、サーモスタット２４とフィラーアームスイッチ２６とを介して駆動モータ１２への通電が開始され、モータ軸に連動した図外のカム軸が回転し始める。同時に、ヒータ１６への通電も開始され、製氷皿１を加熱し始め、氷の離氷を促進する。カム軸が回転し始めて直ぐに、ホールドスイッチ１４が作動し（ＮＯ端子側オン）、駆動モータ１２はホールドスイッチ１４を介して通電が継続される。
その直後、カム軸に連動したフィラーアーム４が排氷に支障のない位置（製氷皿１の下側）に移動すると共に、カムによりフィラーアームスイッチ２６が作動してＮＯ端子からＮＣ端子に切り換わり、ヒータ１６はサーモスタット２４，フィラーアームスイッチ２６及びホールドスイッチ１４を通して駆動される。
【００１５】
カム軸に連結された排氷レバー２の排氷爪が氷面に当接すると、氷を掻き出すよう押圧し、ヒータ１６の熱により加熱されている製氷皿１において氷表面が溶け離氷可能状態になると、排氷レバー２により氷が可動し、カム軸が回転を継続し、氷を製氷皿から掻き出す。この位置の前後で、カム軸のカム面の作用によりフィラーアームスイッチ２６がＮＯ端子側に切り換わり、さらにフィラーアーム４が氷検知位置に回動する（戻る）。カム軸が１回転近く迄回転すると、ウォータスイッチ２０がオン（ＮＣ端子オン）となるが、サーモスタット２４がオンのままであるため、ウォータバルブ２２には電流が流れず、注水されることはない。
【００１６】
カム軸が３６０度回転した際、ホールドスイッチ１４は一端ＮＣ端子側に切り換わるが、このときはサーモスタット２４がオンとなっているため、駆動モータ１２にはサーモスタット２４を通じて通電が継続され、回転を継続する。その後、ホールドスイッチ１４が再びＮＯ端子側に切り換わって駆動モータ１２への通電が継続され、フィラーアーム４が再度戻り位置に回動し、フィラーアームスイッチ２６がＮＣ端子側に切り換わる。さらに、カム軸の回転により製氷皿１から掻き出された氷は排氷爪により製氷皿の側面から放出され、下方の氷貯蔵タンクに収容される。その後、フィラーアームスイッチ２６がＮＯ端子側に切り換わると共に、フィラーアーム４が氷検知位置に回動操作される。
【００１７】
氷が完全に製氷皿１から取り除かれた後においても、サーモスタット２４はオン状態となっているため、ヒータ１６への通電は継続され、製氷皿１は所定の温度まで上昇する。そして、この所定の温度をサーモスタット２４が検出すると、サーモスタット２４はオフとなり、ヒータ１６への通電も停止する。さらにカム軸の回転が継続し、ウォータスイッチ２０がＮＣ端子オンになると、サーモスタット２４がオフであるため、ウォータバルブ２２への通電が開始され、一定時間のバルブの開により製氷皿に注水が行われる。注水が完了する時間になるとウォータスイッチ２０がＮＯ側に切り換わり、その直後、ホールドスイッチ１４がＮＣ端子側に切り換わり、駆動モータ１２は停止し、再び製氷待ち状態となる。
【００１８】
上記のように、従来では、駆動モータ１２によりカム軸を２回転させて排氷モードと注水モードとを行わせているが、製氷直後にサーモスタット２４がオンしてから、ヒータ１６の熱により製氷皿を加熱し、排氷レバー２により氷を掻き出し、さらに製氷皿を所定温度にまで上昇させて、サーモスタット２４がオフするまでの間、ヒータ１６が通電され続ける構成である。このような構成では、庫内状況やサーモスタット２４の誤差，動作ばらつきによって排氷レバー２が指定角度まで回転しても、サーモスタット２４がオフしない場合も考えられ、氷剥離後も製氷皿を暖めつづけることになり、余計な電力を使用することになる。
【００１９】
これに対して、図２及び図３に示す本発明の実施形態では、駆動モータ１２によるカム軸の１回転で排氷モードと注水モードとを行わせ、かつ、ヒータ１６への通電を最小限に抑えつつ、離氷が確実に行える動作を提供するようにしている。
【００２０】
すなわち、図２及び図３を用いて本実施形態の動作を説明すると、製氷皿１への注水後、製氷皿１が所定温度まで冷却されて製氷が開始され、所定時間経過して製氷が完了すると、この温度を検知したサーモスタット２４がオン動作し、ＮＯ端子側がオンとなっているフィラーアームスイッチ２６を通して駆動モータ１２に関する閉回路が構成され、駆動モータ１２が回転動作を開始する。この動作開始と同時に、サーモスタット２４のオンに伴って、ＮＯ端子側がオンになっているヒータスイッチ１８を通してヒータ１６への通電が開始され、製氷皿１に対する加熱が行われる。駆動モータ１２が駆動されると、これに連動してカム軸が回転し、カム軸に設けられたカムの作用によりホールドスイッチ１４がＮＣ端子側からＮＯ端子側に切り換わって駆動モータ１２への通電が継続される。
【００２１】
その後、カムの動作によりヒータスイッチ１８がＮＣ端子側オンに切り換わり、ヒータ１６に対する強制的な通電状態が形成され、製氷皿１の加熱が行われる。このヒータスイッチ１８のＮＣ端子側オンの動作は、サーモスタット２４が離氷可能な設定温度の検知によりオフに切り換わるより以前のタイミングに設定される。従って、この後にサーモスタット２４がオフになったとしても、駆動モータ１２はホールドスイッチ１４により通電され続け、動作が継続されると共に、ヒータ１６はヒータスイッチ１８のＮＣ端子側の通電路を通して駆動され続け、製氷皿１に対する加熱が継続される。この直後、カム軸に連結された排氷レバー２はその排氷爪を製氷皿１の氷面に当接し、氷を掻き出すよう押圧し、氷表面が溶けて氷が可動し得る状態になるまで排氷爪が押圧状態を続け、駆動モータ１２はその回転が停止されたままとなる。
【００２２】
製氷皿１の温度はヒータ１６からの熱により上昇を続け、所定温度に達すると、サーモスタット２４がオフになる。ここで、サーモスタット２４は、その動作温度が製氷皿１における製氷時の温度及び離氷可能な温度にそれぞれ設定されるが、実際には、サーモスタット２４自身の誤差や動作ばらつき以外に、この種自動製氷装置が設置される冷凍室の温度が庫内冷却のための冷気循環サイクルや送風仕様等に大きな影響を受け、製氷皿１の温度が所定温度に上昇しても、冷凍室内での冷気循環が促進されるサイクルの際には離氷が困難になることがある。このため、サーモスタット２４がオフ動作する温度設定は例えば離氷が可能な製氷皿温度に簡易的に設定する一方、氷が完全に剥氷したとみなされる排氷レバー２の回転角度を設定し、スイッチ機構としてのヒータスイッチ１８がこの回転角度で切り換わるよう、カムによるスイッチ動作点が設定される。
【００２３】
そして、図３に示すように、サーモスタット２４がオフになった後もヒータ１６への通電を継続し、製氷皿１における氷表面が溶けだすと、排氷レバー２の排氷爪により押圧されている氷が可動し始め、これに伴いカム軸の回転が可能となって駆動モータ１２がその後の回転を行うようになり、氷が確実に離氷したとみなされる排氷レバー２の回転角度になると、カム軸のカムによりヒータスイッチ１８がＮＯ端子側に切り換わり、サーモスタット２４を含む回路に切り換わる。この時には既にサーモスタット２４はオフとなっているため、ヒータ１６への通電は遮断されることになる。
【００２４】
上述のように氷が確実に溶けたとみなされる状態になると、氷を掻き出すように押圧している排氷レバー２の排氷爪により氷が製氷皿１から掻き出され、これが製氷皿１の側面から放出され、下方の氷貯蔵タンクに収容される。その後、フィラーアームスイッチ２６がＮＣ端子側に切り換わると共に、フィラーアーム４が氷検知位置に回動操作される。
【００２５】
このようにして排氷モードが完了すると、カムの動作によりウォータスイッチ２０がオンとなり、ヒータ１６，ヒータスイッチ１８及びウォータスイッチ２０を通してウォータバルブ２２への通電が行われ、所定時間ウォータバルブ２２が開いて製氷皿１への注水が行われ、完了後再び遮断され、その後、排氷レバー２が１回転後の原点に戻り、一連の動作が完了し、再び製氷待ち状態となる。
【００２６】
上述した実施形態では、ヒータスイッチ１８がＮＣ端子側からＮＯ端子側に切り換わるタイミングを、氷が完全に離氷したとみなされる排氷レバー２の回転角度とし、氷表面が溶けるまではヒータ１６への通電を継続する構成となっているため、冷凍庫の機種等に応じて、サーモスタット２４の動作温度を綿密に設定することなく、氷の表面が溶けた状態で確実な排氷動作を行わせることが可能となり、サーモスタット２４の設定が簡単になり、製造が簡単になる効果が得られる。
【００２７】
ここで、自動製氷装置が設置される冷凍室の負荷状態によっては、ヒータスイッチ１８によりヒータ１６を強制的に動作させ氷が完全に離氷されても、希に製氷皿１の温度が離氷可能な温度に到達しないことも考えられる。このような場合は、サーモスタット２４の動作によりヒータ１６の通電を制御することになる。すなわち、図３に１点鎖線に示すように、ヒータスイッチ１８がＮＯ端子側オンに切り換わっても、サーモスタット２４がオンの状態のままであるため、サーモスタット２４及びフィラーアームスイッチ２６を通してヒータ１６への通電が継続され、その後、ヒータ１６による加熱により製氷皿１の温度が所定温度になることでサーモスタット２４がオフとなり、同時に、ヒータ１６への通電も終了する。
【００２８】
なお、図３に示すように、サーモスタット２４がオフになるタイミングは、少なくともヒータスイッチ１８がＮＯ端子側からＮＣ端子側に切り換わってからの設定となっているが、基本的にサーモスタットのオフ温度はできるだけ低め（例えば氷が溶ける０℃以下）に設定され、ヒータ１６は排氷レバー２の移動角度によってオフするようになっている。また、ヒータスイッチ１８がＮＣ端子側からＮＯ端子側に切り換わるタイミングは、排氷レバー２の回転角度によりあらかじめ設定され、少なくとも注水モードになるまでの適当なタイミングが設定される。
【００２９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した範囲において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 製氷皿
２ 排氷レバー
４ フィラーアーム
１２ 駆動モータ
１６ ヒータ
１８ ヒータスイッチ
２４ サーモスタット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍庫内に備えられ所定のシーケンスに従って注水・製氷・排氷の動作を繰り返し実行する自動製氷装置に関し、特に排氷動作の改良に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭用冷凍冷蔵庫に搭載されている自動製氷装置では、冷凍室に設置された自動製氷装置の製氷皿上部より水を注水し、注水された水を製氷皿内の各氷枠に均等に行きわたらせ、周囲温度により冷却して製氷し、製氷後に製氷皿外部に設置されたヒータ等発熱器具により製氷皿を加熱して氷表面を溶かした後、排氷装置により氷を掻き出して排氷を行う方式が一般的である。この様な自動製氷装置は、以下の特許文献にも示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されている自動製氷装置では、サーモスタットのスイッチ動作、モータ回転と電気的接点の動作の連動により排氷レバーの１回転動作とヒータへの通電，停電を制御し、製排氷を実現させている。またこのほかにも特許文献２に電子制御方式の自動製氷装置が開示されている。この方式では、温度検出のためにサーモスタットではなく、サーミスタを使用して連続的に温度検出可能な構成とし、自動製氷装置に内蔵された制御基板と基板内に構成されたマイコンへのプログラムにより適宜動作開始温度を設定可能にし、冷凍冷蔵庫内の温度変化に対応した設定が可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４７５６１６５号明細書
【特許文献２】米国特許第６５７４９７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の自動製氷装置では、サーモスタットの作動する温度によりモータ回転やヒータへの通電開始およびヒータへの通電停止等が制御される構成であるが、庫内状況やサーモスタットの誤差，動作ばらつきを考慮する必要から、余裕をとってサーモスタット２４のオフ温度を高く設定しなければならなく、この結果、排氷動作に関しては、サーモスタットの作動する温度を確実に氷の表面が溶けたとみなされる温度以上に設定しておく必要がある。しかしながら、この設定温度は冷凍室内の温度，庫内冷却のための送風に大きく影響されるため、冷凍冷蔵庫の機種にあわせた綿密な設定が必要となる問題がある。また電子制御方式では、装置内に制御基板、内蔵プログラム作製などの構成が追加されるため、構成が複雑となり、部品数が増え、価格上昇となる不都合がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に留意して成されたものであり、冷凍室の庫内温度，送風（冷気循環）の影響があっても電子制御基板を用いた制御を行うことなく、氷の表面が溶けたとみなされるまではヒータに通電し続ける構成とすることにより、確実な排氷動作を行うことが可能な自動製氷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の自動製氷装置においては、注水され製氷を行う製氷皿，前記製氷皿で製氷された氷の氷排出機構，前記製氷皿にて製氷された氷の表面を溶融させる氷剥離用ヒータ，製氷皿の温度を検出し所定温度で動作するサーモスタット，貯氷箱内の貯氷量検出機構を有し、前記氷排出機構の動作に連動して氷の表面が溶けたとみなされるまではヒータを作動させ続けるスイッチ機構を有する構造としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動製氷装置にあっては、氷の表面が溶けたとみなされるまではヒータを作動させ続けるスイッチ機構を有するため、従来のように装置の設置環境に合わせたサーモスタット動作点を設定する必要がなく、また電子制御方式では、内蔵プログラム作製などの作業を行う必要がなくなる。特に本発明では、ヒータがオンするタイミングはサーモスタットにより温度感知して行うが、ヒータをオフするタイミングは排氷レバーが一定角度回転したとき、すなわち氷表面が溶けたとみなされる排氷レバーの回転角度としており、ヒータのオフのタイミングを周囲環境に影響されやすいサーモスタットの温度感知に左右されない利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による自動製氷装置の斜視図である。
【図２】図１の自動製氷装置の電気結線図である。
【図３】図１の自動製氷装置の動作タイミング図である。
【図４】従来例の自動製氷装置の電気結線図である。
【図５】図４の従来の排氷バー２回転型自動製氷装置の動作タイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による自動製氷装置の実施形態を、図面を用いて説明する。図１は本発明の自動製氷装置の斜視図であり、複数の氷室用氷枠が配列された製氷皿１，各氷枠における氷を掻き出す排氷爪を連結した氷排出機構を構成する排氷レバー２，排氷レバー２を回転駆動する駆動モータやカム機構，各種スイッチ類等が収納されたハウジング３，製氷皿底面に設置された氷剥離用ヒータ，排氷された氷を収容する氷貯蔵タンクの貯氷量を検出する貯氷量検出機構としてのフィラーアーム４等で構成されている。カム機構を構成するカム軸は駆動モータにより回転され、このカム軸に排氷レバー２が連結されている。
【００１１】
図２はこのような構成の自動製氷装置の動作制御のための内部結線を示す。ＡＣ１１５／２３０Ｖの電源に対し、温度ヒューズ１０を介して駆動モータ１２及びホールドスイッチ１４（ＮＯ端子側）が接続され、駆動モータ１２及びホールドスイッチ１４（ＮＣ端子側）に並列にヒータ１６及びヒータスイッチ１８（ＮＯ端子側）の直列回路が接続されると共に、ホールドスイッチ１４のＮＣ端子とＮＯ端子の間に、ウォータスイッチ２０及びウォータバルブ２２の直列回路と、サーモスタット２４及びフィラーアームスイッチ２６（ＮＯ端子側）の直列回路とがそれぞれ接続され、フィラーアームスイッチ２６のＮＣ端子がホールドスイッチ１４のコモン端子に接続されている。ヒータスイッチ１８のＮＣ端子はホールドスイッチ１４のＮＯ端子に接続されている。なお、ウォータバルブ２２は自動製氷装置外であって冷蔵庫本体に設置されている。
【００１２】
ここで、駆動モータ１２によって回転するカム軸にはカムが設けられ、このカムの回転位置に応じて、ヒータスイッチ１８やホールドスイッチ１４、フィラーアームスイッチ２６、ウォータスイッチ２０が切り換え動作するようになっており、さらに、カム軸の回転に伴って排氷レバー２も回転すると共に、カム軸の所定の回転角度範囲に連動してフィラーアーム４が揺動動作する仕組みになっている。カムの回転に応じた各部の動作は、図３に示すタイミング図のようになっている。
【００１３】
図４は従来の自動製氷装置の結線図であり、その動作が図５に示すタイミング図のようになっている。従来構成の場合は、ヒータスイッチが存在せず、ヒータ１６が直接サーモスタット２４及びウォータスイッチ２０に接続されている。
ここで、図４に示す従来の自動製氷装置の動作について説明する。
まず、製氷皿１に水が貯留されている状態では、サーモスタット２４はオフであるため、駆動モータ１２は動作せず、製氷状態を待つ。この状態では、フィラーアーム４は図１に示すように、氷検知位置に保持されている。
【００１４】
製氷皿１の水が氷になると、この温度を検知したサーモスタット２４はオンとなり、排氷モードの動作開始となり、サーモスタット２４とフィラーアームスイッチ２６とを介して駆動モータ１２への通電が開始され、モータ軸に連動した図外のカム軸が回転し始める。同時に、ヒータ１６への通電も開始され、製氷皿１を加熱し始め、氷の離氷を促進する。カム軸が回転し始めて直ぐに、ホールドスイッチ１４が作動し（ＮＯ端子側オン）、駆動モータ１２はホールドスイッチ１４を介して通電が継続される。
その直後、カム軸に連動したフィラーアーム４が排氷に支障のない位置（製氷皿１の下側）に移動すると共に、カムによりフィラーアームスイッチ２６が作動してＮＯ端子からＮＣ端子に切り換わり、ヒータ１６はサーモスタット２４，フィラーアームスイッチ２６及びホールドスイッチ１４を通して駆動される。
【００１５】
カム軸に連結された排氷レバー２の排氷爪が氷面に当接すると、氷を掻き出すよう押圧し、ヒータ１６の熱により加熱されている製氷皿１において氷表面が溶け離氷可能状態になると、排氷レバー２により氷が可動し、カム軸が回転を継続し、氷を製氷皿から掻き出す。この位置の前後で、カム軸のカム面の作用によりフィラーアームスイッチ２６がＮＯ端子側に切り換わり、さらにフィラーアーム４が氷検知位置に回動する（戻る）。カム軸が１回転近く迄回転すると、ウォータスイッチ２０がオン（ＮＣ端子オン）となるが、サーモスタット２４がオンのままであるため、ウォータバルブ２２には電流が流れず、注水されることはない。
【００１６】
カム軸が３６０度回転した際、ホールドスイッチ１４は一端ＮＣ端子側に切り換わるが、このときはサーモスタット２４がオンとなっているため、駆動モータ１２にはサーモスタット２４を通じて通電が継続され、回転を継続する。その後、ホールドスイッチ１４が再びＮＯ端子側に切り換わって駆動モータ１２への通電が継続され、フィラーアーム４が再度戻り位置に回動し、フィラーアームスイッチ２６がＮＣ端子側に切り換わる。さらに、カム軸の回転により製氷皿１から掻き出された氷は排氷爪により製氷皿の側面から放出され、下方の氷貯蔵タンクに収容される。その後、フィラーアームスイッチ２６がＮＯ端子側に切り換わると共に、フィラーアーム４が氷検知位置に回動操作される。
【００１７】
氷が完全に製氷皿１から取り除かれた後においても、サーモスタット２４はオン状態となっているため、ヒータ１６への通電は継続され、製氷皿１は所定の温度まで上昇する。そして、この所定の温度をサーモスタット２４が検出すると、サーモスタット２４はオフとなり、ヒータ１６への通電も停止する。さらにカム軸の回転が継続し、ウォータスイッチ２０がＮＣ端子オンになると、サーモスタット２４がオフであるため、ウォータバルブ２２への通電が開始され、一定時間のバルブの開により製氷皿に注水が行われる。注水が完了する時間になるとウォータスイッチ２０がＮＯ側に切り換わり、その直後、ホールドスイッチ１４がＮＣ端子側に切り換わり、駆動モータ１２は停止し、再び製氷待ち状態となる。
【００１８】
上記のように、従来では、駆動モータ１２によりカム軸を２回転させて排氷モードと注水モードとを行わせているが、製氷直後にサーモスタット２４がオンしてから、ヒータ１６の熱により製氷皿を加熱し、排氷レバー２により氷を掻き出し、さらに製氷皿を所定温度にまで上昇させて、サーモスタット２４がオフするまでの間、ヒータ１６が通電され続ける構成である。このような構成では、庫内状況やサーモスタット２４の誤差，動作ばらつきによって排氷レバー２が指定角度まで回転しても、サーモスタット２４がオフしない場合も考えられ、氷剥離後も製氷皿を暖めつづけることになり、余計な電力を使用することになる。
【００１９】
これに対して、図２及び図３に示す本発明の実施形態では、駆動モータ１２によるカム軸の１回転で排氷モードと注水モードとを行わせ、かつ、ヒータ１６への通電を最小限に抑えつつ、離氷が確実に行える動作を提供するようにしている。
【００２０】
すなわち、図２及び図３を用いて本実施形態の動作を説明すると、製氷皿１への注水後、製氷皿１が所定温度まで冷却されて製氷が開始され、所定時間経過して製氷が完了すると、この温度を検知したサーモスタット２４がオン動作し、ＮＯ端子側がオンとなっているフィラーアームスイッチ２６を通して駆動モータ１２に関する閉回路が構成され、駆動モータ１２が回転動作を開始する。この動作開始と同時に、サーモスタット２４のオンに伴って、ＮＯ端子側がオンになっているヒータスイッチ１８を通してヒータ１６への通電が開始され、製氷皿１に対する加熱が行われる。駆動モータ１２が駆動されると、これに連動してカム軸が回転し、カム軸に設けられたカムの作用によりホールドスイッチ１４がＮＣ端子側からＮＯ端子側に切り換わって駆動モータ１２への通電が継続される。
【００２１】
その後、カムの動作によりヒータスイッチ１８がＮＣ端子側オンに切り換わり、ヒータ１６に対する強制的な通電状態が形成され、製氷皿１の加熱が行われる。このヒータスイッチ１８のＮＣ端子側オンの動作は、サーモスタット２４が離氷可能な設定温度の検知によりオフに切り換わるより以前のタイミングに設定される。従って、この後にサーモスタット２４がオフになったとしても、駆動モータ１２はホールドスイッチ１４により通電され続け、動作が継続されると共に、ヒータ１６はヒータスイッチ１８のＮＣ端子側の通電路を通して駆動され続け、製氷皿１に対する加熱が継続される。この直後、カム軸に連結された排氷レバー２はその排氷爪を製氷皿１の氷面に当接し、氷を掻き出すよう押圧し、氷表面が溶けて氷が可動し得る状態になるまで排氷爪が押圧状態を続け、駆動モータ１２はその回転が停止されたままとなる。
【００２２】
製氷皿１の温度はヒータ１６からの熱により上昇を続け、所定温度に達すると、サーモスタット２４がオフになる。ここで、サーモスタット２４は、その動作温度が製氷皿１における製氷時の温度及び離氷可能な温度にそれぞれ設定されるが、実際には、サーモスタット２４自身の誤差や動作ばらつき以外に、この種自動製氷装置が設置される冷凍室の温度が庫内冷却のための冷気循環サイクルや送風仕様等に大きな影響を受け、製氷皿１の温度が所定温度に上昇しても、冷凍室内での冷気循環が促進されるサイクルの際には離氷が困難になることがある。このため、サーモスタット２４がオフ動作する温度設定は例えば離氷が可能な製氷皿温度に簡易的に設定する一方、氷が完全に剥氷したとみなされる排氷レバー２の回転角度を設定し、スイッチ機構としてのヒータスイッチ１８がこの回転角度で切り換わるよう、カムによるスイッチ動作点が設定される。
【００２３】
そして、図３に示すように、サーモスタット２４がオフになった後もヒータ１６への通電を継続し、製氷皿１における氷表面が溶けだすと、排氷レバー２の排氷爪により押圧されている氷が可動し始め、これに伴いカム軸の回転が可能となって駆動モータ１２がその後の回転を行うようになり、氷が確実に離氷したとみなされる排氷レバー２の回転角度になると、カム軸のカムによりヒータスイッチ１８がＮＯ端子側に切り換わり、サーモスタット２４を含む回路に切り換わる。この時には既にサーモスタット２４はオフとなっているため、ヒータ１６への通電は遮断されることになる。
【００２４】
上述のように氷が確実に溶けたとみなされる状態になると、氷を掻き出すように押圧している排氷レバー２の排氷爪により氷が製氷皿１から掻き出され、これが製氷皿１の側面から放出され、下方の氷貯蔵タンクに収容される。その後、フィラーアームスイッチ２６がＮＣ端子側に切り換わると共に、フィラーアーム４が氷検知位置に回動操作される。
【００２５】
このようにして排氷モードが完了すると、カムの動作によりウォータスイッチ２０がオンとなり、ヒータ１６，ヒータスイッチ１８及びウォータスイッチ２０を通してウォータバルブ２２への通電が行われ、所定時間ウォータバルブ２２が開いて製氷皿１への注水が行われ、完了後再び遮断され、その後、排氷レバー２が１回転後の原点に戻り、一連の動作が完了し、再び製氷待ち状態となる。
【００２６】
上述した実施形態では、ヒータスイッチ１８がＮＣ端子側からＮＯ端子側に切り換わるタイミングを、氷が完全に離氷したとみなされる排氷レバー２の回転角度とし、氷表面が溶けるまではヒータ１６への通電を継続する構成となっているため、冷凍庫の機種等に応じて、サーモスタット２４の動作温度を綿密に設定することなく、氷の表面が溶けた状態で確実な排氷動作を行わせることが可能となり、サーモスタット２４の設定が簡単になり、製造が簡単になる効果が得られる。
【００２７】
ここで、自動製氷装置が設置される冷凍室の負荷状態によっては、ヒータスイッチ１８によりヒータ１６を強制的に動作させ氷が完全に離氷されても、希に製氷皿１の温度が離氷可能な温度に到達しないことも考えられる。このような場合は、サーモスタット２４の動作によりヒータ１６の通電を制御することになる。すなわち、図３に１点鎖線に示すように、ヒータスイッチ１８がＮＯ端子側オンに切り換わっても、サーモスタット２４がオンの状態のままであるため、サーモスタット２４及びフィラーアームスイッチ２６を通してヒータ１６への通電が継続され、その後、ヒータ１６による加熱により製氷皿１の温度が所定温度になることでサーモスタット２４がオフとなり、同時に、ヒータ１６への通電も終了する。
【００２８】
なお、図３に示すように、サーモスタット２４がオフになるタイミングは、少なくともヒータスイッチ１８がＮＯ端子側からＮＣ端子側に切り換わってからの設定となっているが、基本的にサーモスタットのオフ温度はできるだけ低め（例えば氷が溶ける０℃以下）に設定され、ヒータ１６は排氷レバー２の移動角度によってオフするようになっている。また、ヒータスイッチ１８がＮＣ端子側からＮＯ端子側に切り換わるタイミングは、排氷レバー２の回転角度によりあらかじめ設定され、少なくとも注水モードになるまでの適当なタイミングが設定される。
【００２９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した範囲において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 製氷皿
２ 排氷レバー
４ フィラーアーム
１２ 駆動モータ
１６ ヒータ
１８ ヒータスイッチ
２４ サーモスタット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注水された水を貯留し製氷を行う製氷皿，前記製氷皿で製氷された氷の氷排出機構，前記製氷皿にて製氷された氷の表面を溶融させる氷剥離用ヒータ，製氷皿の温度を検出し所定温度で動作するサーモスタット，貯氷箱内の貯氷量検出機構とを有し、冷凍室内に設置される自動製氷装置において、
前記氷排出機構の動作に連動して、氷の表面が溶けたと見なされるまでは前記ヒータを作動させるスイッチ機構を有することを特徴とする自動製氷装置。
【請求項２】
前記スイッチ機構は前記ヒータに直列に設けられ、該ヒータの通電経路を前記サーモスタットを含む通電回路とこれをバイパスしサーモスタットの動作に関わらず当該ヒータを通電する回路とに切り換える構成になっていることを特徴とする請求項１に記載の自動製氷装置。
【請求項３】
モータ、及び該モータにより動作し前記氷排出機構及び前記貯氷量検出機構を操作するカム機構を備え、前記スイッチ機構の動作が前記カム機構により行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動製氷装置。
【請求項４】
前記氷排出機構は、前記モータの回転に連動し前記製氷皿の氷を掻き出す排氷爪を有する排氷レバーを備え、前記サーモスタットが製氷時の温度を検知してオンすることにより前記モータが駆動を開始し、前記ヒータにより前記製氷皿が加熱されて後、前記サーモスタットが所定温度でオフするまでの間に、前記排氷レバーの排氷爪が前記製氷皿の氷表面に押圧される構成となっている請求項３に記載の自動製氷装置。
【請求項１】
注水された水を貯留し製氷を行う製氷皿，前記製氷皿で製氷された氷の氷排出機構，前記製氷皿にて製氷された氷の表面を溶融させる氷剥離用ヒータ，製氷皿の温度を検出し所定温度で動作するサーモスタット，貯氷箱内の貯氷量検出機構とを有し、冷凍室内に設置される自動製氷装置において、
前記氷排出機構の動作に連動して、氷の表面が溶けたと見なされるまでは前記ヒータを作動させるスイッチ機構を有することを特徴とする自動製氷装置。
【請求項２】
前記スイッチ機構は前記ヒータに直列に設けられ、該ヒータの通電経路を前記サーモスタットを含む通電回路とこれをバイパスしサーモスタットの動作に関わらず当該ヒータを通電する回路とに切り換える構成になっていることを特徴とする請求項１に記載の自動製氷装置。
【請求項３】
モータ、及び該モータにより動作し前記氷排出機構及び前記貯氷量検出機構を操作するカム機構を備え、前記スイッチ機構の動作が前記カム機構により行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動製氷装置。
【請求項４】
前記氷排出機構は、前記モータの回転に連動し前記製氷皿の氷を掻き出す排氷爪を有する排氷レバーを備え、前記サーモスタットが製氷時の温度を検知してオンすることにより前記モータが駆動を開始し、前記ヒータにより前記製氷皿が加熱されて後、前記サーモスタットが所定温度でオフするまでの間に、前記排氷レバーの排氷爪が前記製氷皿の氷表面に押圧される構成となっている請求項３に記載の自動製氷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２４５０２（Ｐ２０１３−２４５０２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６１４６１（Ｐ２０１１−１６１４６１）
【出願日】平成２３年７月２３日（２０１１．７．２３）
【出願人】（０００２２８７３０）日本電産サーボ株式会社 (276)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２３日（２０１１．７．２３）
【出願人】（０００２２８７３０）日本電産サーボ株式会社 (276)
【Ｆターム（参考）】
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