CN101158527B

CN101158527B - 制冰装置及其控制方法

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Publication number: CN101158527B
Application number: CN2007101132741A
Authority: CN
Inventors: 夏三华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2027-10-29
Also published as: CN101158527A

Abstract

本发明公开一种制冰装置及其控制方法，装置包括驱动器、控制器及制冰槽等；驱动器的开关控制机构设有开关控制臂和光电信号发生部分，通过凸轮轴齿轮驱动所述控制臂来触发光电开关信号，及驱动转臂带动检冰臂实现上下往复的检冰动作，且转臂对控制臂的运动约束使开关在检冰位置处于断开状态。控制方法包括：检测储冰盒内冰满状态进而控制制冰槽的运动动作、补水控制、储冰盒冰满使制冰装置待机或停止制冰控制、储水盒缺水使制冰装置待机或停止制冰控制及制冰槽位置检测控制；制冰槽处于制冰位置、脱冰位置或检冰位置时光电开关可发生断开状态，其它位置光电开关均处于导通状态。控制稳定可靠，实现了系统更加节能及人性化的目的。

Description

制冰装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及制冰装置(机)，诸如制取冰粒(冰块)的独立制冰机或置于冰箱冷冻室内部的制冰装置等等，还涉及该类制冰装置的控制方法。

背景技术

当前，具有自动制冰功能的冰箱在国内逐渐被消费者接受，而在发达国家已成为冰箱市场的主流消费品。作为布置在冰箱内的通过塑料制冰槽(制冰容器)发生扭转变形实现脱冰的自动制冰装置，已有现有技术公开，例如涉及制冰装置中的驱动装置，这种驱动装置外部没有设置独立的控制电路模块，而是与冰箱控制电路集成一体，其控制电路及程序受冰箱控制电路及程序的制约，通用性和可维护性较差。另外，这种制冰装置通常被运用于利用可饮用自来水管路直接进行补水制冰的冰箱中，未见有其他适宜补水方式及结构的报道。

在这种制冰装置中，利用直流电动机驱动及联动机构实现检冰和脱冰的动作，根据现有制冰机驱动装置(器)公告揭示，实现检冰和脱冰动作往往是由制冰机驱动器的凸轮轴齿轮一侧上的凸轮面等来驱动的。该凸轮轴齿轮将检冰臂设置成待机状态，其构成由制冰位置、检冰位置及脱冰位置3个位置点构成。通过凸轮轴齿轮旋转使检冰臂上下动作进行检冰，在从检冰到脱冰，最后返回到制冰位置的过程中，电机根据运动中发生的开关信号按预期设定实现正反转。为发生这一开关信号，现有制冰机驱动器使用的开关有霍尔IC电子器件、密闭式微型开关和接触式开关等。这些如霍尔IC元件成本较高，接触式开关成本低但可靠性差，且接触式开关不适合在低温且湿度较大的环境下使用，这种开关的金属弹片和触点较容易被有机气体腐蚀，导致接触不良或短路的危险；此外，如果用户不小心或其他因素造成驱动器控制盒内有大量水汽或湿度很大而凝露，接触式开关可能由于结露影响无法闭合或弹开而失效。故迫切需要提出一种价廉、同时可靠性高的开关控制机构。

现有驱动装置控制电路均未设置检冰→脱冰→返回制冰位置的工作周期非正常断电检测功能，如果制冰机驱动器在从检冰→脱冰→返回制冰位置的工作周期内有非正常断电状态发生，制冰机将失效。再者，现有制冰装置在检测到储冰盒内冰满时，不能在用户长时间内不取冰的情况下待机或停止制冰，浪费能源。

现有塑料槽制冰机为常闭设置，在用户不想制冰机工作的情况下，用户无法选择制冰机停止工作，或者说较难实现。

发明内容

本发明的任务之一在于提供一种制冰装置，该发明创造具有较强的可靠性，且通用性和可维护性增强。

本发明的任务之二在于提供一种上述制冰装置的控制方法。

为实现发明任务一，其技术解决方案是：

一种制冰装置，包括驱动器、控制器、制冰槽、补水系统及储冰盒；上述驱动器包括与制冰槽相连接并使其翻转的凸轮轴齿轮、通过凸轮轴齿轮转动使检冰臂上下往复运动的检冰机构和发生开关信号的开关控制机构，上述检冰机构设有转臂、检冰臂转轴及检冰臂，上述发生开关信号的开关控制机构设有开关控制臂和光电信号发生部分，通过凸轮轴齿轮一侧形成的凸轮面驱动所述开关控制臂来触发光电开关信号，驱动所述转臂使检冰臂转轴带动检冰臂实现上下往复的检冰动作，且转臂对控制臂的运动约束使开关在检冰位置处于断开状态。

上述凸轮轴齿轮一侧面设有使所述控制臂和转臂作回转运动的凸轮面；制冰槽处于制冰位置时，所述控制臂利用安装在其上的斩波片使光电开关处于断开状态，运动点处于约束所述控制臂凸轮面的0度角凸轮部位置，且为机械锁定位置，转臂与控制臂相互不存在约束，所述转臂约束检冰臂转轴且运动点处于约束转臂的凸轮面的距离凸轮部10度角圆柱面上；当制冰槽处于脱冰位置时，所述控制臂利用安装在其上的斩波片使光电开关处于断开状态，运动点处于约束所述控制臂凸轮面的终点凸轮部位置，旦为机械锁定位置，转臂与控制臂相互不存在约束，所述转臂运动点处于与制冰位置等半径的约束圆柱面上；在储冰盒缺冰状态下，当制冰槽处于检冰位置时，控制臂运动点处于其约束凸轮面的缺口位置，转臂运动点处于其约束凸轮面的距凸轮部始点20度角的位置，转臂约束控制臂的回转运动使光电开关在该位置不发生开关断开信号；当储冰盒满冰状态下，制冰槽在检冰位置时，转臂不约束控制臂的回转运动，光电开关在该位置发生开关断开信号；上述制冰位置及其附近位置、脱冰位置及其附近位置和检冰位置及其附近位置可发生光电开关断开状态，其它位置光电开关均处于导通状态。

上述控制器为以外接方式布置的该制冰装置专用控制器。

上述补水系统，包括可置于冰箱冷藏室内的储水盒，该储水盒通过安装有可控水阀的水管将水导入所述的制冰槽内，水管外围贴合能分时加热的加热丝。

上述制冰槽下设置用于检测温度进而判断制冰状态的热温管；同时该热温管在储冰盒冰满和储水盒缺水的状态下为控制器提供用于实现制冰装置待机或停止制冰的控制信号。

上述凸轮轴齿轮14一体形成的有输出轴33，该输出轴从封装驱动器4的上盖9上设置的圆孔中穿出，与制冰槽2连接，如此凸轮轴齿轮14与制冰槽2一起旋转，另外输出轴的另一端圆筒形体47自由支撑在下盖8的圆柱形凸台25上，该圆筒形体47的外圆柱面与筒形摩擦构件24滑动连接，该摩擦构件上设有两个对称的小凸起46和槽形缺口32，摩擦构件小凸起46与圆筒形体47紧配合，保证摩擦构件24在没有过大的径向外力作用可与凸轮轴齿轮一起转动，该摩擦构件下端部与下盖8的圆柱形凸台25的大外径部配合，另外在该摩擦构件的外周围有一环形圈55，该环形圈55由下盖上伸出，且有一缺口，该缺口与摩擦构件24上的形缺口32的圆周角度和为181度，在该摩擦构件的另一端外圆柱面上设有约束后述检冰臂转轴21旋转的周角为10度的挡块27，脱冰动作开始后，凸轮轴齿轮14带动摩擦构件24一起从环形圈的缺口一边缘旋转到了另一边缘，摩擦构件24外圈上的挡块27与这一边缘抵触，此后凸轮轴齿轮从摩擦构件24的槽形缺口32的一边缘旋转到槽的另一边缘，设在凸轮轴齿轮上的周角为10度的挡块31与这一边缘抵触，同时上盖9上形成周角为30度的凸起与凸轮轴齿轮的正面槽28的槽边28b处于机械锁定状态；在凸轮轴齿轮14的反面形成有两个凸轮面，一个是用于约束开关控制臂18的凸轮面29，另一个是用于约束转臂19使检冰臂转轴21在其约束下转动的凸轮面30，凸轮面30形成有检冰不下探位段30a、检冰下探位段30b、缺冰检测位段30c、检冰复位位段30d以及脱冰位置位段30e，其中30a与30e为同一圆柱面；各位段角度设置是，转臂19上形成的凸起35所在的初始位段30a为-4～10度区间；检冰臂下探位段30b在10～33度角度区间，其中满冰检测角区间为10～28度，缺冰检测角区间为28～33度，即当凸轮轴齿轮转过28度角时，检冰臂转轴21在转臂19的约束下能够转过20度角时，判定储冰盒内为缺冰状态，位段30c在33～58度角度区间，检冰臂上升位段30d在58～81度角度区间；约束开关控制臂凸轮面29形成有三个特征位，分别为制冰位29a、检冰位29b和脱冰位29c，各位置分别与检冰控制凸轮面30的各位置一一对应，其角度设置是，制冰位29a与检冰位29b的29b1位置点为-4～33度角度区间，检冰位29b的29b1与29b2位置点为33～56度角度区间，从29b2位置点至脱冰点29c为56～164度角度区间，这里检冰位的角度区间对应的缺冰检测位段30c的角度区间相差2度角；控制臂18在凸轮轴齿轮14的凸轮面29的驱动下产生开关通断信号，该控制臂18上形成有凸起39，该凸起39与凸轮面29作相对滑动，并始终保持线接触；控制臂18上形成的圆柱轴套41套在第二减速齿轮17的小齿轮部光轴内，并可绕着该光轴自由旋转，另外，在该控制臂的两叉端分别设有安装斩波片54的方槽43和复位螺旋弹簧50的拉钩40，处于制冰位置时，弹簧50具有一定的预拉力，是为了使凸起39能够紧贴在凸轮面29上，在该控制臂上还设有定位挡块44，该挡块能够精确的定位斩波片54在光电开关53内的位置，且在制冰位置光电开关是断开的，检冰动作开始0.5秒后，斩波片54完全从光电开关方槽内划出；转臂19上形成的凸起35在凸轮轴齿轮14的凸轮面30的驱动下，该转臂上形成的拨叉口37约束检冰臂转轴21转动；在转臂19上形成有约束堤36，该约束堤36进入控制臂18上形成的缺口42在检冰位置的缺冰检测角度区间相互耦合约束；在转臂19上形成的圆柱形轴套34自由地坐落在下盖8上形成的圆柱形凸台座38上，并可绕该轴自由的转动，在该圆柱形轴套的外周围面上形成有挡块26，挡块26与摩擦构件24上形成的挡块27相互作用，凸轮轴齿轮14在从脱冰位置返回到制冰位置时，挡块27与挡块26相抵触，使转臂19只能在小角度范围内(本例为0～3度角区间)自由转动，从而检冰臂转轴21也只能在小角度范围内(本例为0～6度角区间)自由转动，约束堤36不进入控制臂18上的缺口42而相互耦合，故此制冰槽在返回制冰位置的过程中必定发生一次光电开关断开信号；检冰臂转轴21通过形成在一端的空心圆柱体装入形成于下盖8上凸块的圆孔内，另一端装入由上盖9和下盖8形成的圆柱孔内，该转轴21外围面上形成有联动块21e，联动块21e在螺旋弹簧45的拉力作用下与转臂上的拨叉口37紧贴，在滑动块上形成有螺旋弹簧45用的拉钩21d，拉钩21d和下盖8上设置的拉柱49使弹簧45被拉伸，转轴21上还设有防止其轴向串动的限位缺口21c，在下盖8上设置的限位堤22装入限位缺口21c内，在该转轴上形成有转角限位块21b，该限位块21b装在下盖8上形成的限位槽内，制冰位置时，限位块21b的一侧面和与其配合的限位槽的一端面贴合，检冰位置，即探臂下降到最低位，或说检冰臂转轴21转过预设定的角度(本例为30度角)，限位块21b的另一侧面和与其配合的限位槽的另一端面贴合，转轴的转动被完全约束。

本发明创造中，发生开关信号的开关控制机构中的光电信号发生部分在整个过程中与开关元件及其他部件没有任何接触和干涉，又有光电开关的光束直径处于微米级范围，且光透不因开关表面轻微结露而受影响，可为控制电路提供高灵敏度和高可靠性的开关信号，进而使该发明创造具有较高的稳定性和可靠性。上述控制器为该制冰装置以外接方式布置的专用控制器，并将控制器单独做成模块，其控制不再受冰箱控制电路和控制程序的制约，通用性和可维护性增强。

为实现发明任务二，其技术解决方案是：

一种制冰装置的控制方法，包括：检测储冰盒内冰满状态进而控制制冰槽的运动动作、补水控制、储冰盒冰满使制冰装置待机或停止制冰控制、储水盒缺水使制冰装置待机或停止制冰控制及制冰槽位置检测控制；制冰装置启动后，系统开始检测制冰槽的位置，如果制冰槽处在制冰位置，制冰装置进行一个脱冰动作循环，接着给制冰槽补水制冰待机；如果制冰槽不处在制冰位置，驱动器使制冰槽回到制冰位置进入制冰待机状态；制冰结束后，开始检冰动作，如果检冰臂转轴可转过设定的角度，驱动器使制冰槽继续转动到脱冰角度将冰落入储冰盒，然后返回到制冰位置；在制冰位置进行补水，完成后进入下一个待机制冰周期；上述过程中制冰槽除了处于制冰位置及其附近位置、脱冰位置及其附近位置或检冰位置及其附近位置时光电开关可发生断开状态外，其它位置光电开关均处于导通状态。

上述控制方法中，如果储水盒内缺水，制冰装置将待机或停止制冰；如果检冰臂转轴未能转过设定的角度并获得了开关信号，则判断储冰盒内冰满，驱动器使制冰槽返回制冰位置后，制冰装置将待机或停止制冰。

上述控制方法中，在检冰→脱冰→返回制冰位置的工作周期内设置了非正常断电检测，上述过程中任一时刻发生非正常断电，控制器将会对这一非正常断电位置进行检测，在下一次供电时，驱动器使制冰槽完成从断电位置返回制冰位置并进入制冰待机状态。

上述控制方法中，在制冰槽返回到制冰位置时，程序转入自动补水子程序，即复位后，电机停，设定时钟0.5秒，在时钟0.5秒结束后，外部工控元件电磁阀或自吸式水泵被驱动，并使这一元件持续通电4.5秒钟，然后在时间结束后，该元件电源断开；注水结束后，电机逆时钟旋转1秒，该时钟动作结束后，电机停1秒，接着顺时针旋转1秒，待时钟动作结束后，电机停；注水动作结束后，制冰槽内是否有水，控制程序将跳转到水位检测子程序，该子程序控制的信号来源于热温管采集的温度信号，在该模块程序中存在两种选择，一种是冰满状态，热温管感应的温度不会上升，只可能下降，另一种是缺水状态，这时热温管感应的制冰槽的温度同样不会上升或只有小范围的上升，只可能下降，在这里，设定时钟300秒作为基本达到温度平衡的时间，在设定的300秒时钟内，设定一临界温度-10度，如果在300秒时间完成后，出现温度值大于临界温度值的状态，则判定制冰槽已注水，直接进入制冰待机；如果300秒后温度小于-10度，则将这一温度值对应的电压值信号反馈到冰箱或冰吧的控制电路，从而控制制冰装置待机或停止制冰，待用户确认上述两种情况的任意一种发生后，再次启动制冰装置工作。

本发明方法，通过检冰机构检测到储冰盒内缺冰时，使制冰槽扭转脱冰，然后返回到制冰位置进行自动补水制冰，控制器利用连接制冰槽的驱动器内的开关信号实施动作控制，该开关信号通过相互联动的机构带动斩波片触发光电开关产生，在驱动器动作的过程中，制冰位、检冰位和脱冰位及其附近位置，光电开关可发生断开状态，其他位置均使光电开关处于导通状态，控制方式稳定可靠。另外，当储水盒内缺水或储冰盒内冰满时，制冰装置将待机或停止制冰，实现系统更加节能的目的。并且，用户还可根据自己的需要选择制冰与不制冰，系统更加人性化。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的总体结构主视图。

图2为图1所示方式的总体结构侧视图。

图3为图1所示方式的驱动器卸去上盖可清晰看到内部结构的主视图。

图4为更清楚表示图3驱动器传动结构和控制关系的阶梯剖视图。

图5为图3驱动器中凸轮轴齿轮的与图3方向相同的侧面视图(以下简称正面视图)。

图6为图5凸轮轴齿轮的可表示凸轮面结构形状的侧面视图(以下简称背面视图)。

图7为图3驱动器发生开关信号的凸轮轴齿轮与开关控制臂和转臂位置关系主视图。

图8为图3驱动器中开关控制臂的主视图和左侧剖视图。

图9为图3驱动器中转臂主视图。

图10为图3驱动器中摩擦构件结构详图。

图11为图3驱动器中光电开关结构及发生开关信号原理简图。

图12为图1所示方式的控制简要时序图。

图13、图14、图15、图16、图17为图1所示方式的基本动作控制流程框图。

下面结合附图对本发明进行说明：

具体实施方式

一种制冰装置，该制冰装置1具体的结构形式如图1和图2所示，所述制冰装置1通常用于利用安放在冰箱冷藏室内的储水盒或外接的储水容器(未图示)进行补水的普通冰箱或冰吧，实现自动制冰。在储冰盒内缺冰的状态下，实现自动补冰。在储水盒内缺水或储冰盒内冰满的状态下，制冰装置将待机或停止制冰。该制冰装置通过后述的技术方式和控制原理实现预定动作。

制冰装置1具有：置于储冰盒上方的制冰槽2，可上下运动实现检测储冰盒内冰满状态的检冰臂3，带动制冰槽和检冰臂联动且实现自动制冰、脱冰的驱动器4，对驱动器4动作实施控制的外接专用控制器5，储水盒及自动补水系统(未图示)，安装制冰槽2、驱动器4及控制器5的安装支架6。另外在制冰槽下设的用于检测温度进而判断制冰状态的热温管7。这里储水盒内用于制冰的水为可直接饮用的纯净水或自来水。

上述驱动器4和控制器5，控制检冰臂3绕检冰臂转轴21旋转，检冰臂3前端下探到储冰盒内，根据转轴21旋转的角度来判断储冰盒内冰满状态，如果转轴21旋转角度达到预定的角度值，表明储冰盒冰未满，制冰槽2将翻转至脱冰位置使冰块落入储冰盒。否则驱动器4带动制冰槽将在后述的检冰位置返回到制冰位置，制冰装置判定储冰盒内冰满，制冰装置将待机或停止制冰。

制冰槽2脱冰是通过本身的扭转变形来实现，即制冰槽2旋转到某个角度后(本例为120度角)，设在制冰槽2上的凸块2a与安装支架6上的凸起抵触，而驱动器4带动制冰槽2继续旋转到脱冰位置(本例为160度角)，故有制冰槽扭转变形。利用该扭转变形达到脱冰的目的。脱冰后驱动器4使制冰槽2返回到制冰位置，在制冰位置自动补水制冰。同时，控制器5将检测储水盒的水位，如果检测到储水盒内缺水，制冰装置将待机或停止制冰。

驱动器4如图3、图4所示，包括：与制冰槽2相连接并使其翻转的凸轮轴齿轮14，通过凸轮轴齿轮14转动使检冰臂3上下运动的检冰机构11和发生开关信号的开关控制机构13。检冰机构11设有转臂19、检冰臂转轴21及检冰臂3，上述发生开关信号的开关控制机构13设有开关控制臂18和光电信号发生部分20，通过凸轮轴齿轮一侧形成的凸轮面来驱动所述控制臂和约束检冰臂转轴转动的转臂；另外有作为动力源的直流电动机10和传递该驱动力的传动机构12。该驱动器4内部机构配置在由下盖8和上盖9的机壳内。

驱动器4通过设置在上盖9上的安装脚9a配置到安装支架6的预设卡槽内。

作为传递动力源的传动机构12包括：通过连接块10a与直流电动机10连动的蜗杆15，依次为蜗杆的第一减速齿轮16、第二减速齿轮17。

蜗杆15及齿轮传动部件选用强度高且自润滑性好的POM材料，其头部圆柱体置于下盖8设置的端部为半圆形槽内，通过上盖9的压块实施定位。与蜗杆15联动的第一减速齿轮16两面的轴销部位分别与下盖8和上盖9上设置的圆柱孔位配合，之间为间隙配合，但没有轴向串动现象，由此减小齿轮转动时的摩擦，提高传动效率。第二减速齿轮固定形式是上盖9上的圆柱轴52插入齿轮16小齿轮部的圆柱孔内，齿轮16下端圆柱孔自由坐落在下盖8的阶梯圆柱凸台51上，其间为间隙配合，但没有轴向串动现象。如此可将电机的更大的动力传递到凸轮轴齿轮14。

在传动机构12中，第一减速齿轮16与第二减速齿轮17具有小齿轮部。啮合形式如图3所示，蜗杆与第一减速齿轮16啮合，第一减速齿轮16的小齿轮部与第二减速齿轮17啮合，第二减速齿轮17的小齿轮部与凸轮轴齿轮啮合。如此直流电动机10的旋转经过连接块10a通过旋转传动机构12依次减速并传递给凸轮轴齿轮14，凸轮轴齿轮14带动与其连接的制冰槽2旋转。

图5和图6是凸轮轴齿轮14的详细结构图，即图5是同图3方向看到的凸轮轴齿轮14的正面示图，图6是同图5反方向看到的凸轮轴14的反面示图。

凸轮轴齿轮14一体形成的有输出轴33，该输出轴从封装驱动器4的上盖9上设置的圆孔中穿出，与制冰槽2连接，如此凸轮轴齿轮14与制冰槽2一起旋转。另外输出轴的另一端圆筒形体47自由支撑在下盖8的圆柱形凸台25上。该圆筒形体47的外圆柱面与如图10所示的筒形摩擦构件24滑动连接。该摩擦构件上设有两个对称的小凸起46和槽形缺口32。摩擦构件小凸起46与圆筒形体47紧配合，保证摩擦构件24在没有过大的径向外力作用可与凸轮轴齿轮一起转动。该摩擦构件下端部与下盖8的圆柱形凸台25的大外径部配合，另外在该摩擦构件的外周围有一环形圈55，该环形圈55由下盖上长出，且有一缺口。该缺口与摩擦构件24上的形缺口32的圆周角度和为181度。另外在该摩擦构件的另一端外圆柱面上设有约束后述检冰臂转轴21旋转的周角为10度的挡块27。其特征是，脱冰动作开始后，凸轮轴齿轮14带动摩擦构件24一起从环形圈的缺口一边缘旋转到了另一边缘，摩擦构件24外圈上的挡块27与这一边缘抵触，这时凸轮轴齿轮从摩擦构件24的槽形缺口32的一边缘转动到该槽的另一边缘，设在凸轮轴齿轮上的周角为10度的挡块31与这一边缘抵触，脱冰动作结束。同时上盖9上形成的凸起(未图示)与凸轮轴齿轮的正面槽28的槽边28b处于机械锁定状态。

摩擦构件24用途表现为，消除在冰满临界状态下的开关通断误差。即，在检冰动作中，如果检冰臂转轴21能够旋转到设定的角度(检冰臂下降到指定的高度)，判定缺冰状态发生，保持原来的状态使凸轮轴齿轮14带动制冰槽2旋转到脱冰位置实施脱冰动作，而从脱冰位置返回到制冰位置的过程中，就会因为刚才的脱冰造成冰满或缺冰两种状态之一的发生，如果冰满情况发生，开关必定为断开状态，如果缺冰情况发生，开关为导通状态，在这种情况下，控制器难于识别而发生控制误差甚至错误。为消除这一误差的发生，设定从脱冰位置回到制冰位置途中必定发生一次开关断开状态。同时以此作为制冰槽复位的确定信号。

如图4、图5所示，在凸轮轴14的正面沿周向形成有槽28，在该槽内插入有形成于上盖9上为圆周角为30度的凸块，其用途是凸轮轴齿轮14在制冰位置时，上盖9上的凸块与槽28的端面28a逆时针转动被机械锁定，当制冰槽旋转到脱冰位置时，与上盖9上的凸块与槽28的端面28b顺时针转动被机械锁定。即槽28的端面28a到端面28b的周向角度位置为凸轮轴齿轮14旋转的界限位置。

另外，在凸轮轴齿轮14的反面形成有两个凸轮面，一个是用于约束开关控制臂18的凸轮面29，另一个是用于约束转臂19使检冰臂转轴21在其约束下转动的凸轮面30，凸轮面30形成有检冰不下探位段30a、检冰下探位段30b、缺冰检测位段30c、检冰复位位段30d以及脱冰位置位段30e，其中30a与30e为同一圆柱面。各位段角度设置是，转臂19上形成的凸起35所在的初始位段30a为-4～10度区间；检冰臂下探位段30b在10～33度角度区间，其中满冰检测角区间为10～28度，缺冰检测角区间为28～33度，即当凸轮轴齿轮转过28度角时，检冰臂转轴21在转臂19的约束下能够转过20度角时，判定储冰盒内为缺冰状态。位段30c在33～58度角度区间，检冰臂上升位段30d在58～81度角度区间。约束开关控制臂凸轮面29形成有三个特征位，分别为制冰位29a、检冰位29b和脱冰位29c，各位置分别与检冰控制凸轮面30的各位置一一对应，其角度设置是，制冰位29a与检冰位29b的29b1位置点为-4～33度角度区间，检冰位29b的29b1与29b2位置点为33～56度角度区间，从29b2位置点至脱冰点29c为56～164度角度区间，这里检冰位的角度区间对应的缺冰检测位段30c的角度区间相差2度角。

开关控制臂18如图7、图8所示，控制臂18在凸轮轴齿轮14的凸轮面29的驱动下产生开关通断信号，该控制臂18上形成有凸起39，凸起39与凸轮面29作相对滑动。并始终保持线接触。该控制臂上形成的圆柱轴套41套在第二减速齿轮17的小齿轮部光轴内，并可绕着该光轴自由旋转。另外，在该控制臂的两叉端分别设有安装斩波片54的方槽43和复位螺旋弹簧50的拉钩40，复位弹簧50另一端固定在拉柱48上。处于制冰位置时，弹簧50具有一定的预拉力，是为了使凸起39能够紧贴在凸轮面29上。另外在该控制臂上还设有定位挡片44，该挡片能够精确定位斩波片54在光电开关53内的位置，且在制冰位置光电开关是断开的。检冰动作开始0.5秒后，斩波片54完全从光电开关方槽内划出；

转臂19如图9所示，该转臂19通过形成其上的凸起35在凸轮轴齿轮14的凸轮面30的作用下被驱动，而转臂上形成的拨叉口37约束检冰臂转轴21转动。从而有凸轮面30间接约束检冰臂转轴21。

另外，在该转臂19上形成有约束堤36，该约束堤36进入控制臂18上形成的缺口42与其相互耦合约束，其动作方式如下述的图7联动关系说明。

该转臂19上形成的圆柱形轴套34自由地坐落在下盖8上形成的圆柱形凸台座38上，并可绕该轴自由的转动。另外在该圆柱形轴套的外周围面上形成有挡块26，挡块26与摩擦件24上形成的挡块27相互作用，凸轮轴齿轮14在从脱冰位置返回到制冰位置时，挡块27与挡块26相抵触，使转臂19只能在小角度范围内(本例为0～3度角区间)自由转动，从而检冰臂转轴21也只能在小角度范围内(本例为0～6度角区间)自由转动，约束堤36不进入控制臂18上的缺口42而相互耦合，故此制冰槽在返回制冰位置的过程中必定发生一次光电开关断开信号；

如图4所示，检冰臂转轴21通过形成在一端的空心圆柱体装入形成于下盖8上凸块的圆孔内，另一端装入由上盖9和下盖8形成的圆柱孔内，该转轴21外围面上形成有联动块21e，联动块21e在螺旋弹簧45的拉力作用下与转臂上的拨叉口37紧贴，在滑动块上形成有螺旋弹簧45用的拉钩21d，拉钩21d和下盖8上设置的拉柱49使弹簧45被拉伸。

该转轴21上还设有防止其轴向串动的限位缺口21c，在下盖8上设置的限位堤22装入限位缺口21c内，在该转轴上形成有转角限位块21b，该限位块21b装在下盖8上形成的限位槽内，制冰位置时，限位块21b的一侧面和与其配合的限位槽的一端面贴合，检冰位置，即探臂下降到最低位，或说检冰臂转轴21转过预设定的角度(本例为30度角)，限位块21b的另一侧面和与其配合的限位槽的另一端面贴合，转轴21的转动被完全约束。

另外，设在该转轴上的卡槽21a用于安装检冰臂3。

该转轴21实现检冰的动作方式表现为，处于制冰位置时，拉钩21d将弹簧45拉开到最大程度，由于受到转臂上的拨叉口37的约束，此时转轴21具有很强的转动趋势。当滑动到检冰下探位段时，拨叉口37开始线性释放对转轴的约束，旋转过设定角度时，下盖8上形成的限位槽与限位块21b相抵触，使转轴21的转动被约束。故此，转轴21只能在0～30度角度区间内转动。即在规定的下探高度进行动作。

如图7所示，表示了凸轮轴齿轮14与开关控制臂18和转臂19的位置关系。控制臂18可绕着第二减速齿轮17的轴线自由的转动，转臂19可绕阶梯形圆柱凸台座38的轴线自由转动。由于弹簧50的预张力作用，使控制臂18上形成的凸起39紧贴在凸轮轴齿轮14上的凸轮面29上。转臂19在弹簧45的预拉力下，其上形成的凸起35紧贴在凸轮轴齿轮14上的凸轮面30上。这里为了保证凸起能够与凸轮面紧贴进行相对滑动，弹簧45和弹簧50始终存在预张力。另外，凸起35和凸起39为圆球形状，使凸起与凸轮面之间为线接触。这样保证了凸起与凸轮面相对滑动时有更小的摩擦力，同时还有很好的耐磨性。

这里结合图7说明一下控制臂18与转臂19的相互耦合约束关系。检冰过程中，凸轮轴齿轮14旋转33度角，凸起35相对凸轮面30滑动到检冰下探位段30b的末端，也是位段30c的起点，凸起39相对凸轮面29滑动到检冰位点29b1。转臂19上形成的约束堤36进入转过一定角度的控制臂18上形成的缺口42内。凸轮轴齿轮14继续旋转，凸起35相对凸轮面30在位段30c内滑动，在这一位段区间转臂保持状态不变，而凸起39由于弹簧50的张力作用应沿着凸轮面29相对滑动进入缺冰检冰位29的谷区，由于有约束堤36的约束，凸起39无法进入缺冰检冰位29的谷区。在凸起35相对滑动到30c的末端时，凸起39已从检冰位29b1过渡到29b2并越过29b2位置点。由此，在整个检冰角度区间内，没有开关断开信号发生，从而判定储冰盒内为缺冰状态。

如果在缺冰检冰位段30c内，约束堤36未能进入缺口42内，即未能进入约束控制臂18的区域，使得凸起39能够沿着凸轮面29进入缺冰检冰谷区，则此区间有开关断开信号发生，判定储冰盒内冰满。

如图3、图11所示，装在驱动器4内的电路板56上集成有光电信号发生部分20的光电开关53。该光电开关53为

形，一边是发光二极管，为发射极。另一边为光通三极管，为接收极。光束直径细，光穿透力不强，采用薄钢片可阻隔光路发生开关信号。另外该开关具有稳定的低温工作特性，不会因为开关表面有轻微的凝露而受影响。可为控制系统提供更加稳定可靠的开关信号。

另外在控制器的电路板56上设有TEST开关57，该开关为常开，被触及后等同于脱冰条件满足，制冰装置将进行一个脱冰动作循环。开关57的用途是，通过对接外部控制电路，可快速检验产品的合格性能。同时对用户而言，在冰满时，可快速启动检冰、脱冰动作，把留在制冰槽内的冰块取出。

下面说明本制冰装置1的动作控制原理，其控制方法如下：

结合图12、图13、图14、图15、图16及图17。

本说明书所述的控制器5的控制电路是本制冰装置1的专用电路。该控制电路可根据用户的功能需要和冰箱类型进行调整。另外，该控制电路可集成到配置制冰装置的冰箱或冰吧本体控制电路中。

本发明制冰装置1，在冰箱或冰吧本体控制电路上只需控制供给制冰装置1的DC 12V电源信号，该信号由用户通过冰箱或冰吧外部主控面板进行选择。另外，在接收到制冰装置反馈的冰满或缺水信号时，实施制冰机待机或停止制冰动作，以达到节能的目的。图15、图16所示的“B”“C”程序模块在执行到最后时选择跳入图17所示的“D”程序模块。

另一种是供给制冰装置的电源一直接通，用户不参与制冰装置电源控制。制冰装置不实现储冰盒内满冰和储水盒内缺水节能控制。“B”“C”程序模块执行到最后时直接进入“制冰待机”程序动作。

下面结合具有“D”模块程序的动作进行说明。图13所示，开始基本动作程序，用户选择设在面板上的“制冰”按钮接通电源(步骤S1)，制冰装置进行状态检测，即制冰装置在从检冰→脱冰→返回制冰位置的过程中是否有非正常断电状态发生，也就是说制冰槽是否处于制冰位置(步骤S2)。

步骤S2中，控制器5检测到制冰装置在检冰→脱冰→返回制冰位置的过程中没有非正常断电状态发生，控制程序进入下一步，即启动脱冰程序(S3、S4)。如果检测到该过程中有断电状态发生，则控制程序使制冰槽从断电位置返回制冰位置(步骤S5)，然后进入制冰待机状态(步骤S6)。以后，程序入口转为

步骤S3中，通过安装在制冰槽2下的热温管7感应制冰槽的温度，如果该温度所对应的电压值满足设定的要求，该条件满足。步骤S4中，利用时间控制器记录制冰的时间，如果记录数值等于设定的时间，该条件满足。温度条件和时间条件同时满足后，控制器判定制冰结束，开始脱冰，进入脱冰动作程序(步骤S7～S15)。

具体的动作说明如下：脱冰条件满足，直流电动机启动，电机逆时钟转(CCW)(步骤S7)，接着将时钟设定为0.5秒(步骤S8)，如果0.5秒时间动作结束(步骤S9中判断“YES”)。开始检测开关信号，如果检测到光电开关53为导通状态(步骤10中判断“YES”)，将时钟设定为6秒(步骤S11)。然后，在设定的6秒时间内，检测开关信号，如果6秒时间内光电开关53一直维持导通状态(步骤S12判断“YES”)，控制器判定储冰盒内为缺冰状态。如果在6秒内的任意一时刻获得光电开关53有的断开信号，则控制器判定储冰盒内冰满。程序跳转到后述的“B”模块子程序。

在步骤S12判断“YES”，控制程序从6秒后继续检测开关信号，如果在某一个时刻检测到光电开关53为断开状态(步骤14判断“YES”)，则电机停1秒钟(步骤S15)。控制器5判定脱冰结束。

在脱冰动作程序中，步骤S8是为了消除机械件的误差使光电开关在通断临界下发生信号误差。0.5秒的时间延迟确保开关信号发生准确。另外，在步骤S11中，设定6秒时钟，可保证在缺冰状态下，检冰臂转轴21能够在小于6秒的时间内旋转30度角。即，检冰臂可下探到最低位置。

如图14所示，制冰装置脱冰结束后，制冰槽2从脱冰位置返回到制冰位置的动作。具体实现是，电机在脱冰位置停止1秒，然后顺时针旋转(步骤S16)，在0～2度角区间内必定发生开关导通状态(步骤S17判断“YES”)，如前述，制冰槽在回转的过程中(检冰位29b)必定发生一次光电开关断开状态(步骤S18、S19)，控制器5对这一开关断开信号作为制冰槽返回制冰位置的确定信号处理，但不改变现有状态继续检测开关信号，在第二次检测到光电开关有断开状态时(步骤S20判断“YES”)，将时钟设定0.2秒(步骤S21)，然后，0.2秒时钟动作结束(步骤S22)，电机停(S23)。控制器判定制冰槽已回到制冰位置，并处于机械锁定位置。

如图16所示，在制冰槽返回到制冰位置时，程序转入自动补水子程序“C”模块。复位后，电机停，设定时钟0.5秒(S32)，在时钟0.5秒结束后(步骤S33判断“YES”)，外接工控元件(电磁阀或自吸式水泵)导通，并使这一元件持续导通4.5秒钟(步骤S34)，然后在时间结束后，该工控元件电源断开(步骤S35判断“YES”)。

为获取大小均匀的冰块，使注入制冰槽内的水能够均匀地分布在制冰槽的各单元内，控制器设置了匀水控制(步骤S36～S42)。注水结束后，电机逆时钟旋转1秒(步骤S36)，该时钟动作结束后，电机停1秒(步骤S38)，然后顺时针旋转1秒(步骤S40)，待时钟动作结束后，电机停(步骤S42)。

如图17所示，补水动作结束，制冰槽2内是否有水，即储水盒是否有水。控制器程序将跳转到水位检测子程序“D”模块。该子程序控制的信号来源于热温管采集的温度信号。这样在该模块程序中存在两种选择。一种是冰满状态，热温管感应的温度不会上升，只可能下降。另一种是缺水状态，热温管感应的制冰槽的温度同样不会上升或只有小范围的上升，只可能下降。在这里，设定时钟300秒作为基本达到温度平衡的时间(步骤44)。在设定的300秒时钟内，设定一临界温度-10度(步骤S45)，如果在300秒时间完成后，出现温度值大于临界温度值的状态，则判定制冰槽已补水，直接进入制冰待机(步骤S45判断“YES”、S46、S47)。

在步骤S45中，如果300秒后温度小于-10度(步骤S45判断“NO”)，则将这一温度值对应的电压值信号反馈到冰箱或冰吧的控制电路，从而控制制冰装置待机或停止制冰，待用户确认上述两种情况的任意一种发生后，再次启动制冰装置工作(步骤S48、S49)。

如图15所示的动作程序是，在步骤S12判断“NO”，表明储冰盒内为满冰状态，程序转入冰满控制子程序“B”模块。控制器判定储冰盒内冰满时，电机将在开关断开状态的位置停止1秒钟(步骤S24)。然后，电机顺时钟旋转将制冰槽返回制冰位置(S25)。在相对约0～2度角度的位置开关发生导通状态(步骤S26)，接着继续检测开关信号，当检测到光电开关53有断开状态时(步骤S27判断“YES”)，设定时钟0.2秒(步骤S28)，在0.2时钟动作结束后，电机停(步骤S30)。然后程序跳入“D”模块。在300秒过后，制冰装置将待机或停止制冰。

上述发明创造为利用储水盒补水的制冰装置。此外，如果补水系统采用自来水管路，通过注水电磁阀进行控制，上述的水位检测控制程序可略去。

另外一种情形是制冰装置始终处于接通工作状态。控制程序不对储冰盒冰满状态和储水盒水位状态实施检测，即制冰装置不对冰满和缺水两状态实施待机或停止制冰控制。

本发明制冰装置也可称之为制冰机。

Claims

1.一种制冰装置，包括驱动器、控制器、制冰槽、补水系统及储冰盒；上述驱动器包括与制冰槽相连接并使其翻转的凸轮轴齿轮、通过凸轮轴齿轮转动使检冰臂上下运动的检冰机构和发生开关信号的开关控制机构，其特征在于：所述检冰机构设有转臂、检冰臂转轴及检冰臂；所述发生开关信号的开关控制机构设有开关控制臂和光电开关信号发生部分，通过凸轮轴齿轮一侧形成的凸轮面驱动所述控制臂来触发光电开关信号，驱动所述转臂使检冰臂转轴带动检冰臂实现上下往复的检冰动作，且转臂对控制臂的运动约束使开关在检冰位置处于导通状态，所述驱动器的凸轮轴齿轮一侧面设有使所述控制臂和转臂作回转运动的凸轮面；制冰槽处于制冰位置时，所述控制臂利用安装在其上的斩波片使光电开关处于断开状态，控制臂运动点处于约束所述控制臂的凸轮面的0度角凸轮部位置，且为机械锁定位置，转臂与控制臂相互不存在约束，所述转臂约束检冰臂转轴且转臂运动点处于约束转臂的凸轮面的-4～10度角圆柱面上；当制冰槽处于脱冰位置时，所述控制臂利用安装在其上的斩波片使光电开关处于断开状态，控制臂运动点处于约束所述控制臂的凸轮面的终点凸轮部位置，且为机械锁定位置，转臂与控制臂相互不存在约束，所述转臂运动点处于与制冰位置等半径的约束圆柱面上；在储冰盒缺冰状态下，当制冰槽处于检冰位置时，控制臂运动点处于其约束凸轮面的缺口位置，转臂运动点处于其约束凸轮面的距凸轮部始点20度角的位置，转臂约束控制臂的回转运动使光电开关在该位置不发生开关断开信号；当储冰盒满冰状态下，制冰槽在检冰位置时，转臂不约束控制臂的回转运动，光电开关在该位置发生开关断开信号；除上述制冰位置及其附近位置、脱冰位置及其附近位置和检冰位置及其附近位置可发生光电开关断开信号外，其它位置光电开关均处于导通状态，所述凸轮轴齿轮(14)一体形成的有输出轴(33)，该输出轴从封装驱动器(4)的上盖(9)上设置的圆孔中穿出，与制冰槽(2)连接，如此凸轮轴齿轮(14)与制冰槽(2)一起旋转，另外输出轴的另一端圆筒形体(47)自由支撑在下盖(8)的圆柱形凸台(25)上，该圆筒形体(47)的外圆柱面与筒形摩擦构件(24)滑动连接，该摩擦构件上设有两个对称的小凸起(46)和槽形缺口(32)，摩擦构件的小凸起(46)与圆筒形体(47)紧配合，保证摩擦构件(24)在没有过大的径向外力作用可与凸轮轴齿轮一起转动，该摩擦构件下端部与下盖(8)的圆柱形凸台(25)的大外径部配合，另外在该摩擦构件的外周围有一环形圈(55)，该环形圈(55)由下盖上伸出，且有一缺口，该缺口与摩擦构件(24)上的槽形缺口(32)的圆周角度和为181度，在该摩擦构件的另一端外圆柱面上设有约束检冰臂转轴(21)旋转的周角为10度的挡块(27)，脱冰动作开始后，凸轮轴齿轮(14)带动摩擦构件(24)一起从环形圈的缺口一边缘旋转到另一边缘，摩擦构件(24)外圈上的挡块(27)与这一边缘抵触，此后凸轮轴齿轮(14)从摩擦构件(24)的槽形缺口(32)的一边缘转动到该槽形缺口的另一边缘，设在凸轮轴齿轮上的周角为10度的挡块(31)与这一边缘抵触，脱冰动作结束，同时上盖(9)上形成的凸起与凸轮轴齿轮的正面槽(28)的槽边(28b)处于机械锁定状态；在凸轮轴齿轮(14)的反面形成有两个凸轮面，一个是用于约束开关控制臂(18)的凸轮面(29)，另一个是用于约束转臂(19)使检冰臂转轴(21)在其约束下转动的凸轮面(30)，约束转臂的凸轮面(30)形成有检冰不下探位段(30a)、检冰下探位段(30b)、缺冰检测位段(30c)、检冰复位位段(30d)以及脱冰位置位段(30e)，其中检冰不下探位段(30a)与脱冰位置位段(30e)为同一圆柱面；各位段角度设置是，转臂(19)上形成的凸起(35)在初始阶段所在的检冰不下探位段(30a)为-4～10度区间；检冰下探位段(30b)在10～33度角度区间，其中满冰检测角度区间为10～28度，缺冰检测角度区间为28～33度，即当凸轮轴齿轮转过28度角时，检冰臂转轴(21)在转臂(19)的约束下能够转过20度角时，判定储冰盒内为缺冰状态；缺冰检测位段(30c)在33～58度角度区间，检冰复位位段(30d)在58～81度角度区间；约束开关控制臂的凸轮面(29)形成有三个特征位，分别为制冰位(29a)、检冰位(29b)和脱冰位(29c)，各位置分别与约束转臂的凸轮面(30)的各位置一一对应，其角度设置是，制冰位(29a)与检冰位(29b)的第一检冰位置点(29b1)为-4～33度角度区间，检冰位(29b)的第一检冰位置点(29b1)与第二检冰位置点(29b2)为33～56度角度区间，从第二检冰位置点(29b2)至脱冰位(29c)为56～164度角度区间，这里检冰位的角度区间与对应于检冰位的缺冰检测位段(30c)的角度区间相差2度角；控制臂(18)在凸轮轴齿轮(14)的约束控制臂的凸轮面(29)的驱动下产生开关通断信号，该控制臂(18)上形成有凸起(39)，该凸起(39)与约束控制臂的凸轮面(29)作相对滑动，并始终保持线接触；所述制冰装置还包括从作为动力源的直流电动机(10)向凸轮轴齿轮传递驱动力的传递机构(12)，所述传递机构(12)包括：通过连接块(10a)与直流电动机(10)连动的蜗杆(15)，与蜗杆(15)依次连接的第一减速齿轮(16)和第二减速齿轮(17)，控制臂(18)上形成的圆柱轴套(41)套在第二减速齿轮(17)的小齿轮部光轴内，并可绕着该光轴自由旋转，另外，在该控制臂的两叉端分别设有安装斩波片(54)的方槽(43)和复位螺旋弹簧(50)的拉钩(40)，处于制冰位置时，复位螺旋弹簧(50)具有一定的预拉力，是为了使凸起(39)能够紧贴在约束控制臂的凸轮面(29)上，在该控制臂上还设有定位挡块(44)，该挡块能够精确的定位斩波片(54)在光电开关(53)内的位置，且在制冰位置光电开关是断开的；检冰动作开始设定时间后，斩波片(54)完全从光电开关方槽内划出；转臂(19)上形成的凸起(35)在约束转臂的凸轮面(30)的驱动下，该转臂上形成的拨叉口(37)约束检冰臂转轴(21)转动；在转臂(19)上形成有约束堤(36)，当储冰盒处于缺冰状态，控制臂上形成的凸起位于检冰位时，该约束堤进入控制臂上形成的缺口并与之相互耦合约束；在转臂(19)上形成的圆柱形轴套(34)自由地坐落在下盖(8)上形成的圆柱形凸台座(38)上，并可绕该凸台座自由的转动，在该圆柱形轴套的外周围面上形成有挡块(26)，该挡块(26)与摩擦构件(24)上形成的挡块(27)相互作用，凸轮轴齿轮(14)在从脱冰位置返回到制冰位置时，摩擦构件上形成的挡块(27)与轴套上形成的挡块(26)相抵触，使转臂(19)只能在小角度范围内自由转动，从而检冰臂转轴(21)也只能在小角度范围内自由转动，约束堤(36)不进入控制臂(18)上的缺口(42)而相互耦合，故此制冰槽在返回制冰位置的过程中必定发生一次光电开关断开信号；检冰臂转轴(21)通过形成在一端的空心圆柱体装入形成于下盖(8)上凸块的圆孔内，另一端装入由上盖(9)和下盖(8)形成的圆柱孔内，该检冰臂转轴(21)外围面上形成有联动块(21e)，联动块(21e)在螺旋弹簧(45)的拉力作用下与转臂上的拨叉口(37)紧贴，在联动块上形成有螺旋弹簧(45)用的拉钩(21d)，拉钩(21d)和下盖(8)上设置的拉柱(49)使螺旋弹簧(45)被拉伸，检冰臂转轴(21)上还设有防止其轴向串动的限位缺口(21c)，在下盖8上设置的限位堤(22)装入限位缺口(21c)内，在该检冰臂转轴上形成有转角限位块(21b)，该限位块(21b)装在下盖(8)上形成的限位槽内，制冰位置时，限位块(21b)的一侧面和与其配合的限位槽的一端面贴合，检冰位置，即检冰臂下降到最低位，或说检冰臂转轴(21)转过预设定的角度，限位块(21b)的另一侧面和与其配合的限位槽的另一端面贴合，转轴的转动被完全约束。

2.根据权利要求1所述的制冰装置，其特征在于：所述控制器为该制冰装置以外接方式布置的专用控制器。

3.根据权利要求1或2所述的制冰装置，其特征在于：所述补水系统，包括置于冰箱冷藏室内的储水盒，该储水盒通过安装有可控水阀的水管将水导入所述的制冰槽内，水管外围贴合能分时加热的加热丝。

4.根据权利要求3所述的制冰装置，其特征在于：在所述制冰槽下设置用于检测温度进而判断制冰状态的热温管；同时该热温管在储冰盒冰满和储水盒缺水的状态下为控制器提供用于实现制冰机待机或停止制冰的控制信号。