JP2004132644A - 自動製氷装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】製氷時は２つの製氷皿を揺動させ、製氷が完了すると各製氷皿に離氷動作させる自動製氷装置を実現する。
【解決手段】第１製氷皿１１を回動させる第１駆動軸３１２にトルクを伝達する第１出力歯車３１と、第２製氷皿１２を回動させる第２駆動軸３２２にトルクを伝達する第２出力歯車３２と、第１出力歯車３１と第２出力歯車３２にトルクを伝達する駆動歯車４３と、第１出力歯車３１に設けられた第１従動カム３１５と、第２出力歯車３２に設けられた第２従動カム３２５と、第１従動カム３１５と第２従動カム３２５に所定周期の回動を与えて第１出力歯車３１と第２出力歯車３２を揺動させるカム歯車４４と、第１出力歯車３１と第２出力歯車３２に対し常に離氷方向へ付勢力を与えるスプリング３３と、カム歯車４４に所定の周期で所定の回転を与えるステッピングモータ４２とで構成する。
【選択図】 図５
【解決手段】第１製氷皿１１を回動させる第１駆動軸３１２にトルクを伝達する第１出力歯車３１と、第２製氷皿１２を回動させる第２駆動軸３２２にトルクを伝達する第２出力歯車３２と、第１出力歯車３１と第２出力歯車３２にトルクを伝達する駆動歯車４３と、第１出力歯車３１に設けられた第１従動カム３１５と、第２出力歯車３２に設けられた第２従動カム３２５と、第１従動カム３１５と第２従動カム３２５に所定周期の回動を与えて第１出力歯車３１と第２出力歯車３２を揺動させるカム歯車４４と、第１出力歯車３１と第２出力歯車３２に対し常に離氷方向へ付勢力を与えるスプリング３３と、カム歯車４４に所定の周期で所定の回転を与えるステッピングモータ４２とで構成する。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は家庭用電気冷蔵庫に搭載される自動製氷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷蔵庫用の自動製氷装置としては、透明度の高い氷を生成するために、製氷皿を揺動することで製氷皿内の水を対流させ水中に存在する気泡を除去するものが知られている。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の自動製氷装置について説明する。
【０００４】
図１６は従来の自動製氷装置を示す要部拡大断面図であり、製氷皿１に当接する駆動軸２を、ブッシュ３を介して冷蔵庫の一部４に遊挿すると共に、モータ５で駆動する偏心カム６によって上記ブッシュを揺動させる構造である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３００６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では１個の製氷皿を前提とするものであり、２つの製氷皿を揺動させるものは実現していない。
【０００７】
それゆえ、２つの製氷皿に対して、揺動と離氷動作を実現できる自動製氷装置が望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、氷を生成するための製氷皿を２つ有し、前記製氷皿を回動させて離氷する自動製氷装置において、製氷中に前記２つの製氷皿に所定周期の揺動を与える駆動装置を備えたものであり、製氷中に製氷皿内の水が揺れるので、凍結時に水分子から吐きだされた空気が気泡となって残留するのを解消するので気泡の少ない透明な氷を実現できる。
【０００９】
次に請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は前記２つの製氷皿のどちらか一方にのみ所定周期の揺動を与えることができるものであり、一方で透明な氷を、他方で通常の氷を製造し、使用者が用途に応じて選択することが可能となる。
【００１０】
次に請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記２つの製氷皿を回動させる駆動部と、前記２つの製氷皿を揺動させる駆動部が前記駆動装置内に収納されているものであり、駆動部を分離するよりも省スペース化が図れコンパクトである。
【００１１】
次に請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、離氷時に製氷皿を回動させる駆動軸を２つ備え、前記駆動軸ひとつにつき前記製氷皿ひとつが接続されており、前記駆動軸が製氷中に前記製氷皿を揺動させているものであり、揺動と離氷を同じ駆動軸で行えるので省部品化が図れて低コストである。
【００１２】
次に請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動軸には、離氷時に製氷皿を回動させるためのトルクを伝達する歯車と、製氷中に製氷皿を揺動させるトルクを伝達するカムとが一体的に形成されているものであり、部品の集積化が図れ、構造的に簡素で、組立が容易である。
【００１３】
次に請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、一方の製氷皿を揺動させているとき、他方の製氷皿を水平位置に保持するための位置保持カムを備えているものであり、一方の製氷皿を揺らせながらも、他方の製氷皿へ水を供給できるように水平保持しているので、動作を停止させる必要が無く、動作が連続的で効率がよい。
【００１４】
次に請求項７に記載の発明は、製氷皿との接続が可能な第１駆動軸、第２駆動軸と、前記第１駆動軸にトルクを伝達する第１出力歯車と、前記第２駆動軸にトルクを伝達する第２出力歯車と、前記第１出力歯車と第２出力歯車にトルクを伝達する駆動歯車と、前記駆動歯車の駆動源であるモータと、前記第１出力歯車に設けられた第１従動カムと、前記第２出力歯車に設けられた第２従動カムと、前記第１従動カムと第２従動カムに所定周期の回動を与えて前記第１出力歯車と第２出力歯車を揺動させるカム歯車と、前記第１出力歯車と前記第２出力歯車に対し常に離氷方向へ付勢力を与えるスプリングと、前記カム歯車に所定の周期で所定の回転を与えるステッピングモータとで構成され、前記第１出力歯車と前記第２出力歯車が揺動する範囲では前記駆動歯車と干渉しないように前記第１出力歯車と第２出力歯車の所定数の歯を削除した欠歯部を設けたものである。
【００１５】
これによって、揺動幅が欠歯の幅で矯正されるので、安定した揺動を与えることができ、製氷中に製氷皿内の水が規則正しく揺れるので、凍結時に水分子から吐きだされる空気の脱気量が安定し、透明性の程度が整った氷を製造できる。
【００１６】
次に請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記カム歯車は前記駆動歯車と同軸上に配置される歯車部を有し、前記ステッピングモータから与えられる回転を前記歯車部に伝達する伝達歯車を前記第１出力歯車と同軸上に配置したものであり、これにより、部品の集積化が図れ、コンパクトである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明における自動製氷装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は本発明における自動製氷装置の実施の形態１を示す正面図であり、図２は同実施の形態を示す側面図で、図３は同実施の形態の駆動装置の内部構造を示す斜視図で、図４は同実施の形態の駆動装置の分解斜視図である。
【００１９】
図１、図２、図３、図４において、第１製氷皿１１は可塑性樹脂のポリプロピレンで成形されたものであり、氷形状を決定する複数の氷室１１ａと、氷室１１ａを一括固定する氷室枠１１ｂと、氷室枠１１ｂの長手方向中心軸の端部に形成された軸１１ｃが設けられている。
【００２０】
第２製氷皿１２は第１製氷皿１１と同様にポリプロピレンで成形されたものであり、氷室１２ａ、氷室枠１２ｂ、軸１２ｃが第１製氷皿１１と同様に設けられている。
【００２１】
駆動装置１３は第１製氷皿１１、第２製氷皿１２の各々の軸１１ｃ、軸１２ｃを保持し、製氷時は第１製氷皿１１，第２製氷皿１２を必要に応じて揺動させ、製氷後は第１製氷皿１１、第２製氷皿１２を回動させて離氷させるものであり、駆動装置１３の内部には駆動源たるモータ、モータの回転を減速伝達する減速歯車等が配置されている。
【００２２】
貯氷箱１４は第１製氷皿１１、第２製氷皿１２の下方に配置され離氷された氷を蓄えるものであり、貯氷箱１４の内部は第１製氷皿１１からの氷を蓄える区画１４１と、第２製氷皿１２からの氷を蓄える区画１４２とで構成されている。
【００２３】
検氷レバー１５は貯氷箱１４内の氷の量を検知するものであり、第１検氷レバー１５１は貯氷箱１４の区画１４１に蓄えられた氷の量を検知し、第２検氷レバー１５２は区画１４２に蓄えられた氷の量を検知する。
【００２４】
タンク１６は第１製氷皿１１、第２製氷皿１２へ供給する水を蓄えておくためのもので、給水装置１７はタンク１６内の水を第１製氷皿１１、第２製氷皿１２へ供給するものであり、第１製氷皿１１へ水を導く第１パイプ１７１、第２製氷皿１２へ水を導く第２パイプ１７２、タンク１６から水を取り出すポンプ１７３、ポンプ１７３から出た水の流路を切り換える切換弁１７４で構成されている。
【００２５】
制御部１８は駆動装置１３、給水装置１７を制御するものである。
【００２６】
そして、第１製氷皿１１、第２製氷皿１２、駆動装置１３、貯氷箱１４、検氷レバー１５、タンク１６、給水装置１７、制御部１８によって自動製氷装置１９が構成されている。
【００２７】
次に駆動装置１３の内部構造を説明する。図３、図４において、ケース２０は駆動装置１３の外郭を形成するものであり、可塑性樹脂であるＡＢＳで成形されている。ケース２０の中央部には２つの円柱ボス２０１、２０２が設けられている。
【００２８】
円柱ボス２０１から所定距離を隔てた位置には円弧柱２１がケース２０の底面から上方に延びており、円柱ボス２０２から所定距離を隔てた位置には円弧柱２２が上方に延びている。
【００２９】
第１出力歯車３１は円柱ボス２０１に回転可能に支持されて配置され、図５に示すように、中央にはケース２０側からみて円筒状に窪んだ軸穴３１１が形成されており、ケース２０の円柱ボス２０１が勘合する。
【００３０】
また、第１出力歯車３１の中央から第１製氷皿１１の方向へ向かって駆動軸３１２が突出しており、さらに駆動軸３１２からは第１製氷皿１１の軸１１ｃと連結される連結部３１３が突出している。
【００３１】
さらに、第１出力歯車３１の歯車部３１４と駆動軸３１２の間には駆動軸３１２を囲むように第１従動カム３１５が形成され、第１従動カム３１５は、大径カム３１５ａと小径カム３１５ｂと、大径カム３１５ａと小径カム３１５ｂを繋ぐ斜部３１５ｃが設けられている。斜部３１５ｃはインボリュート曲面で形成されている。
【００３２】
さらに、第１出力歯車３１の歯車には複数の歯が削除された第１欠歯部３１６が設けられている。また、第１欠歯部３１６に隣接する歯車部３１４の第１歯３１７は下端が隣の歯と一体的に成形されることで太くなっている。
【００３３】
第２出力歯車３２はケース２０の円柱ボス２０２に回転可能に支持されて配置され、図５に示すように、第２出力歯車３２の中央にはケース２０側からみて円筒状に窪んだ軸穴３２１が形成されており、ケース２０の円柱ボス２０２が勘合する。
【００３４】
また、第２出力歯車３２の中央から第２製氷皿１２の方向へ向かって駆動軸３２２が突出しており、さらに駆動軸３２２からは第２製氷皿１２の軸１２ｃと連結される連結部３２３が突出している。
【００３５】
第２出力歯車３２の歯車部３２４と駆動軸３２２の間には駆動軸３２２を囲むように第２従動カム３２５が形成され、第２従動カム３２５は、大径カム３２５ａと小径カム３２５ｂと、大径カム３２５ａと小径カム３２５ｂを繋ぐ斜部３２５ｃが設けられている。斜部３２５ｃはインボリュート曲面で形成されている。
【００３６】
さらに、第２出力歯車３２の歯車には複数の歯が削除された第２欠歯部３２６が設けられている。また、第２欠歯部３２６に隣接する歯車部３２４の第１歯３２７は下端が隣の歯と一体的に成形されることで太くなっている。
【００３７】
伝達歯車４１は第１出力歯車３１と同軸で回転可能であり、伝達歯車４１と第１出力歯車３１と対面する側には円筒軸４１１が形成され中央を貫通する軸穴４１２が設けられており、軸穴４１２と第１出力歯車３１の円筒軸３１２が勘合している。伝達歯車４１が回転しても第１出力歯車３１は一緒に回転することはない。
【００３８】
ステッピングモータ４２はシャフト４２ａを有し、シャフト４２ａには伝達歯車４１を駆動するピニオン４２ｂが固定されている。
【００３９】
駆動歯車４３は第１出力歯車３１と第２出力歯車３２との間にできる略三角領域に配置され第１出力歯車３１と第２出力歯車３２の両方とかみあうことが可能であり、基準位置状態では第１出力歯車３１の欠歯部３１６も第２出力歯車３２の欠歯部３２６も共に駆動歯車４３と向き合っており、駆動歯車４３はどちらにもかみあっていない。
【００４０】
駆動歯車４３には、歯車と軸方向に隣接する円柱状の円柱部４３１が設けられており、円柱部４３１には駆動歯車４３の歯の１つ一部削除して形成した凹歯４３２を有する。
【００４１】
カム歯車４４は回転軸が駆動歯車４３と同軸上に配置され、伝達歯車４１とかみあう歯車部４４１と、第１出力歯車３１の第１従動カム３１５、或は第２出力歯車３２の第２従動カムに接触するカム部４４２が一体に形成されている。
【００４２】
図７に示すように、カム部４４２は、大径の円弧カム４４３と、小径の円弧カム４４４と、その２つの円弧カムを滑らかにつなぐ円弧カム４４５と、小径の円弧カム４４４上に設けられた一枚歯４４６とで構成されている。
【００４３】
一枚歯４４６は、第１従動カム３１５、第２従動カム３２５の斜部３１５ｃ、３２５ｃのインボリュート曲面とかみあうことができる仮想歯車の歯であり、大径の円弧カム４４３はその仮想歯車のピッチ円径と同一径であり、小径の円弧カム４４４はその仮想歯車の歯底円径と同一径である。
【００４４】
歯車４５は駆動歯車４３と同軸で一体に成形されており（図５）、ピニオン歯車４６は歯車４５とかみあい、歯車４７はピニオン歯車４６と同軸で一体に形成されている。
【００４５】
ウォームは歯車４８は歯車４７とかみあい、回転軸の一端に軸４８１（図５）が形成され、回転軸の他端には矩形状の穴４８２（図示せず）が形成されている。軸４８１はケース２０に設けられた軸受（図示せず）に支持され、穴４８２はモータ４９のシャフト４９１（図５）に圧入された矩形状の連結板４９２（図示せず）で支持され、モータ４９が回転すると連結板４９２が回転し、ウォーム歯車４８に回転が伝達される。
【００４６】
したがって、モータ４９の回転はシャフト４９１、連結板４９２、ウォーム歯車４８、歯車４７、ピニオン歯車４６、歯車４５、駆動歯車４３の順序で伝達されていく。
【００４７】
図４、図１２、図１３において、基板５０はケース２０に保持され、第１出力歯車３１の下方にはスイッチ５１が、第２出力歯車３２の下方にはスイッチ５２がハンダ付けされている。また、基板５０とモータ４９とは２本のリード線（図示せず）で結ばれており、さらに基板５０からはケース２０の底面に沿ってケース２０の一側面に設けられた開口部に延びてケース２０の外部へ出ていくハ−ネス（図示せず）がハンダ付けされており、ハ−ネスは制御部１８に接続される。
【００４８】
図３、図４、図１４において、第１検氷軸６１は第１出力歯車３１に従動して回動するものであり、検氷レバー１５１を連結する外軸６１１と、第１出力歯車３１に従動する内軸６１２と、外軸６１１と内軸６１２を連結するネジリコイルバネ６１３と、貯氷箱１４の区画１４１内の氷が不足しているときに後述の第１スイッチレバー７１の動作を阻止する阻止部６１４とで構成されている。
【００４９】
図３、図４、図１５において、第２検氷軸６２は第２出力歯車３２に従動して回動するものであり、第２検氷軸６２には検氷レバー１５２を連結する外軸６２１と、第２出力歯車３２に従動する内軸６２２と、外軸６２１と内軸６２２を連結するネジリコイルバネ６２３と、貯氷箱１４の区画１４２内の氷が不足しているときに後述の第２スイッチレバー７２の動作を阻止する阻止部６２４とで構成されている。
【００５０】
引張コイルバネ６３は、第１検氷軸６１側に配置される第１バネ６３１と第２検氷軸６２側に配置される第２バネ６３２から成る。
【００５１】
第１バネ６３１は第１検氷軸３１に連結された第１検氷レバー１５１を貯氷箱１４の区画１４ａ内へ進入させる方向へ張力が働くように、第１検氷軸６１とケース２０との間に配置され、第２バネ６３２は第２検氷軸６２に連結された第２検氷レバー１５２を貯氷箱１４の区画１４ｂ内へ進入させる方向へ張力が働くように、第２検氷軸６２とケース２０との間に配置されている。
【００５２】
図４、図１２において、第１スイッチレバー７１は第１出力歯車３１の下方にあって第１出力歯車３１に従動し第１スイッチ５１を操作する。
【００５３】
第１スイッチレバー７１は第１製氷皿１１が水平位置、離氷位置にあるとき、さらに貯氷箱１４の区画１４ａ内に氷が不足し第１検氷レバー１５１が区画１４ａ内の所定深さ以上に進入したときに第１スイッチ５１からＯＦＦ信号を発生させる。
【００５４】
第１スイッチレバー７１は、回転軸７１１と３つの突起７１２，７１３，７１４を有し、突起７１２は後述の第１外カム８１に接触して従動し、突起７１３は突起７１２の変位に連動してスイッチ５１を動作させ、突起７１４は検氷軸６１の阻止部６１４と当接可能で、氷が不足しているときに阻止部６１４が突起７１４を抑えて、突起７１３によるスイッチ５１の動作を阻止する。
【００５５】
図４、図１３において、第２スイッチレバー７２は第２出力歯車３２の下方にあって第２出力歯車３２に従動し第２スイッチ５２を操作する。
【００５６】
第２スイッチレバー７２は第２製氷皿１２が水平位置、離氷位置にあるとき、さらに貯氷箱１４の区画１４ｂ内に氷が不足し第２検氷レバー１５２が区画１４ｂ内の所定深さ以上に進入したときには第２スイッチ５２からＯＦＦ信号を発生させる。
【００５７】
第２スイッチレバー７２は、回転軸７２１と３つの突起７２２，７２３，７２４を有し、突起７２２は後述の第２外カム８２に接触して従動し、突起７２３は突起７２２の変位に連動してスイッチ５２を動作させ、突起７２４は検氷軸６２の阻止部６２４と当接可能で、氷は不足しているときに阻止部６２４が突起７２４を抑えて、突起７２３によるスイッチ５２の動作を阻止する。
【００５８】
コイルバネ７３はスイッチレバー７１、７２に付勢力を与えるものである。
【００５９】
図５、図１２において、第１外カム８１は、第１出力歯車３１の下面に一体的に形成され、第１出力歯車３１の下方に位置した第１スイッチレバー７１を操作するものであり、第１スイッチレバー７１の突起７１２を操作し、第１スイッチ５１からＯＦＦ信号を発生させる凸部８１ａ、凸部８１ｃと、ＯＮ信号を発生させる凹部８１ｂを有する。
【００６０】
図５、図１３において、第２外カム８２は、第２出力歯車３２の下面に一体的に形成され、第２出力歯車３２の下方に位置した第２スイッチレバー７２を操作するものであり、第２スイッチレバー７２の突起７２２を操作し、第２スイッチ５２からＯＦＦ信号が発生させる凸部８２ａ、凸部８２ｃと、ＯＮ信号を発生させる凹部８２ｂを有する。
【００６１】
図５、図１４において、第１内カム９１は、第１出力歯車３１の下面に一体的に形成されたものであり、第１検氷レバー１５１を貯氷箱１４の上方で待機させるように検氷軸６１を支持する凸部９１ａと、第１検氷レバー１５１を待機状態から開放し貯氷箱１４内への進入を許容するように検氷軸６１の回動を許容する凹部９１ｂと、第１検氷レバー１５１を貯氷箱１４の区画１４ａの上方へ退出させるように検氷軸６１を回動させる凸部９１ｃとを有する。
【００６２】
図５、図１５において、第２内カム９２は、第２出力歯車３２の下面に一体的に形成されたものであり、第２検氷レバー１５２を貯氷箱１４の上方で待機させるように検氷軸６２を支持する凸部９２ａと、第２検氷レバー１５２を待機状態から開放し貯氷箱１４内への進入を許容するように検氷軸６２の回動を許容する凹部９２ｂと、第１検氷レバー１５２を貯氷箱１４の区画１４ｂの上方へ退出させるように検氷軸６２を回動させる凸部９２ｃとを有する。
【００６３】
カバー１００はケース２０とともに駆動装置１３の外殻を形成するものであり、中央付近には第１出力歯車３１の駆動軸３１２が勘合する軸穴１０１と、第２出力歯車３２の駆動軸３２２が嵌合する軸穴１０２が設けられている。
【００６４】
以上のように構成された自動製氷装置について、図面を用いてその動作を説明する。
【００６５】
モータ４９を始動するとウォーム歯車４８が回転する。ウォーム歯車４８の回転はウォームホイール歯車４７、ピニオン歯車４６、歯車４５を介して駆動歯車４３に伝達される。
【００６６】
（第１製氷皿１１の揺動）
駆動装置１３が第１製氷皿１１を揺動させたい場合は、ステッピングモータ４２によりピニオン４３を一定周期で時計・反時計方向へ回動させると、伝達歯車４１も同じ周期で回動し、これがカム歯車４４に伝達され同じ周期で回動する。
【００６７】
図７（ａ）、図８においてカム歯車４４が時計方向へ回動すると、一枚歯４４６が第１出力歯車３１のカム３１５の斜部３１５ｃから離れようとするが、第１出力歯車３１はスプリングによって常に一枚歯４４６に抗するように付勢されているので、一枚歯４４６に追従しながら回動する。
【００６８】
そして、カム歯車４４が時計方向に所定角度回動すると、一旦停止した後、今度は反時計方向へ回動を始める。このとき一枚歯４４６はカム３１５の斜部３１５ｃをスプリングの付勢力に抗しながら押すので、第１出力歯車３１は押される方向へ回動する。カム歯車４４が反時計方向に所定角度回動すると、一旦停止したのち、再び時計方向へ回動を始める。この動作を氷が生成されるまで継続する。
【００６９】
第１出力歯車３１には第１駆動軸３１２が一体的に設けられているので、第１駆動軸３１２も第１出力歯車３１と同様に一定周期で時計・反時計方向に回動するので、第１駆動軸に連結された第１製氷皿１１は一定周期で揺動することとなる。本実施の形態では、第１製氷皿１１が水平位置を基準位置として時計・反時計方向にそれぞれ５°回動するよう設定することで揺動を実現している。
【００７０】
揺動によって、第１製氷皿１１内の水は常に動くこととなり、水は徐々に凍結が進行し、水分子に取り込まれていた空気は、水凍結の際に吐出され気泡となって上方移動し大気中に戻る。これにより気泡が少なく透明度の高い氷が生成される。
【００７１】
（第１製氷皿１１の離氷動作）
第１製氷皿１１内の水が凍結し、第１製氷皿１１を離氷動作させたい場合は、まず、ステッピングモータ４２により、一枚歯４４６が斜部３１５ｃから完全に離れるまでカム歯車４４を時計方向に回動させ、図１０（ａ）の第１出力歯車を反時計方向へ６．７°揺動させたときの状態にする。図１１（ａ）は、第１出力歯車を反時計方向へ６．７°揺動させたときの駆動歯車との噛み合い直前状態を示す平面図であるが、第１出力歯車３１は一枚歯４４６方向に付勢されているので、図１１（ａ）に示すように一枚歯４４６に追従して回動するが欠歯部３１６の隣の第１歯３１７が駆動歯車４３の円柱部４３１の円周に当接する。この状態でモータ４２をモータ４９を回転させて、駆動歯車４３を時計方向に回転させればよい。
【００７２】
図１１（ａ）において、駆動歯車４３が時計方向に回転すると、円柱部４３１の凹歯４３２と、第１出力歯車３１の第１歯３１７とが噛み合うことで、駆動歯車４３と第１出力歯車３１との噛み合いが成立し、第１出力歯車３１を離氷方向への回転を開始させることとなる。
【００７３】
第１歯３１７は、凹歯４３２とのみ噛み合うように、下端を隣の歯と一体的に成形することで太くなっており、他の歯の谷へ入り込むことはない。
【００７４】
駆動歯車４３が時計方向へ回転している間は、第１出力歯車３１は第１製氷皿１１を離氷方向へ回動させている。
【００７５】
一方、第２出力歯車３２は、第２従動カム３２５の斜部３２５ｃがカム歯車４４の大径のカム４４３に接触しているため基準位置で停止しており、欠歯部３２６と駆動歯車４３が対向した状態を維持する。したがって、駆動軸３２３も停止したままで第２製氷皿１２は回動せず水平位置で待機している。
【００７６】
次に、駆動装置１３は、第１製氷皿１１が第１離氷位置に到達すると離氷が完了したと判断し、一旦モータ４９の回転を停止した後、今度は第１製氷皿１１を水平位置へ復帰させるため、モータ４９は駆動歯車４３を反時計方向に回転させる。なお、離氷位置の検出ついては後半で説明する。
【００７７】
駆動歯車４３が反時計方向に回転すると、第１出力歯車３１は基準位置に向かって回転する。
【００７８】
第１製氷皿１１が水平位置手前まで戻ってくると、すなわち第１出力歯車３１が基準位置手前まで戻ってくると、駆動歯車４３は第１出力歯車３１の欠歯部３１６と対峙してかみあいを解除する。この状態で、今度はステッピングモータ４２により、一枚歯４４６が斜部３１５ｃと接触し第１出力歯車３１を水平位置へ戻すまでカム歯車４４を回動させ図７（ａ）の状態にする。
【００７９】
駆動装置１３は、第１出力歯車３１が基準位置に到達したとき、第１製氷皿１１が水平位置に戻ったと判断し、モータ４９を停止する。なお、水平位置の検出についは後半で説明する。
【００８０】
（第２製氷皿１２の揺動）
駆動装置１３が第１製氷皿１２を揺動させたい場合は、一旦ステッピングモ−タ４２により、ピニオン４２ｂを回転させてカム歯車４４を図７（ａ）から図７（ｂ）の状態にした後、ステッピングモータ４２によりピニオン４２ｂを一定周期で時計・反時計方向へ回動させると、伝達歯車４１も同じ周期で回動し、これがカム歯車４４に伝達され同じ周期で回動する。
【００８１】
図７（ｂ）、図９において、カム歯車４４が反時計方向へ回動すると、一枚歯４４６が第２出力歯車３２の第２従動カム３２５の斜部３２５ｃから離れようとするが、第２出力歯車３２はスプリングによって常に一枚歯４４６の方向へ付勢されているので、一枚歯４４６に追従しながら回動する。
【００８２】
そして、カム歯車４４が反時計方向に所定角度回動すると、一旦停止した後、今度は時計方向へ回動を始める。このとき一枚歯４４６は第２従動カム３２５の斜部３２５ｃをスプリングの付勢力に抗しながら押すので、第２出力歯車３２は押される方向へ回動する。カム歯車４４が時計方向に所定角度回動すると、一旦停止した後、再び反時計方向へ回動を始める。この動作を氷が生成されるまで継続する。
【００８３】
第２出力歯車３２には第２駆動軸３２２が一体的に設けられているので第２駆動軸３２２も第２出力歯車３２と同様に一定周期で時計・反時計方向に回動するので、第２駆動軸３２２に連結された第２製氷皿１２は一定周期で揺動することとなる。本実施の形態では、第２製氷皿１２が水平位置を基準位置として時計・反時計方向にそれぞれ５°回動するよう設定することで揺動を実現している。
【００８４】
第２製氷皿１２内の水は常に動いており、水は徐々に凍結が進行し、水分子に取り込まれていた空気は、水凍結の際に吐出され気泡となって上方移動し大気中に戻る。これにより気泡が少なく透明度の高い氷が生成される。
【００８５】
（第２製氷皿１２の離氷動作）
第２製氷皿１２内の水が凍結し、第２製氷皿１２に離氷動作させたい場合は、まず、ステッピングモータ４２により、一枚歯４４６が斜部３２５ｃから完全に離れるまでカム歯車４４を反時計方向に回動させ図１０（ｂ）の第２出力歯車を時計方向へ６．７°揺動させたときの状態にする。図１１（ｂ）は、第２出力歯車を時計方向へ６．７°揺動させたときの駆動歯車との噛み合い直前状態を示す平面図であるが、第２出力歯車３２は一枚歯４４６を押す方向に付勢されているので、図１１（ｂ）に示すように、一枚歯４４６に追従して回動するが欠歯部３２６の隣の第１歯３２７が駆動歯車４３の円柱部４３１の円周に当接する。この状態でモータ４２をモータ４９を回転させて、駆動歯車４３を時計方向に回転させればよい。
【００８６】
図１１（ｂ）において、駆動歯車４３が反時計方向に回転すると、円柱部４３１の凹歯４３２と、第２出力歯車３２の第１歯３２７とが噛み合うことで、駆動歯車４３と第２出力歯車３２との噛み合いが成立し、第２出力歯車３２を離氷方向への回転を開始させることとなる。
【００８７】
第１歯３２７は、凹歯４３２とのみ噛み合うように、下端を隣の歯と一体的に成形することで太くなっており、他の歯の谷へ入り込むことはない。
【００８８】
駆動歯車４３が反時計方向へ回転している間は、第２出力歯車３２は第２製氷皿１２を離氷方向へ回動させている。
【００８９】
一方、第１出力歯車３１は、第１従動カム３１５の斜部３１５ｃがカム歯車４４の大径のカム４４３に接触しているため基準位置で停止しており、欠歯部３１６と駆動歯車４３が対向した状態を維持する。したがって、駆動軸３１３も停止したままで第１製氷皿１１は回動せず水平位置で待機している。
【００９０】
次に、駆動装置１３は、第２製氷皿１２が第２離氷位置に到達すると離氷が完了したと判断し、一旦モータ４９の回転を停止した後、今度は第２製氷皿１２を水平位置へ復帰させるため、モータ４９は駆動歯車４３を時計方向に回転させる。なお、離氷位置の検出ついては後半で説明する。
【００９１】
駆動歯車４３が反時計方向に回転すると、第２出力歯車３２は基準位置に向かって回転する。
【００９２】
第２製氷皿１２が水平位置手前まで戻ってくると、すなわち第２出力歯車３２が基準位置手前まで戻ってくると、駆動歯車４３は第２出力歯車３１の欠歯部３２６と対峙してかみあいを解除する。この状態で、今度はステッピングモータ４２により、一枚歯４４６が斜部３２５ｃと接触し第２出力歯車３２を水平位置へ戻すまでカム歯車４４を回動させ図７（ｂ）の状態にする。
【００９３】
駆動装置１３は、第２出力歯車３２が基準位置に到達したとき、第２製氷皿１２が水平位置に戻ったと判断し、モータ４９を停止する。なお、水平位置の検出についは後半で説明する。
【００９４】
次に、各製氷皿の位置検出について説明する。
【００９５】
第１製氷皿１１の位置検知は第１出力歯車３１の回転位置を検知することによって検知できる。図１２は本実施の形態１における第１出力歯車３１の下面に形成された第１外カム８１とスイッチレバー７１の状態を示す正面図であり、図１２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第１製氷皿１１が水平位置、反時計方向４５゜、第１離氷位置にあるときの状態をしめす。
【００９６】
たとえば第１製氷皿１１が離氷位置に到達したときは第１出力歯車３１の下方に位置した第１スイッチレバー７１が第１出力歯車３１の下面に形成された第１外カム８１の凸部８１ｃよって操作され、第１スイッチ５１からＯＦＦ信号が発生し、制御部１８へ入力される。
【００９７】
制御部１８は第１スイッチ５１からのＯＦＦ信号を受けて、モータ４９の回転方向を変え第１製氷皿１１を水平位置へ復帰するように回動させる。第１製氷皿１１が水平位置へ復帰すると、第１出力歯車１１の下方に位置した前述の第１スイッチレバー７１が第１出力歯車３１の下面に形成された凸部８１ａによって操作され、前述の第１スイッチ５１が再びＯＦＦ信号を発生し、このＯＦＦ信号を受けた制御部１８はモータ４９を停止させて、第１製氷皿１１を水平位置で停止させる。
【００９８】
同様に、第２製氷皿１２の位置検知は第２出力歯車３２の回転位置を検知することによって検知できる。図１３は本実施の形態１における第１出力歯車３１の下面に形成された第２外カム８２とスイッチレバー７２の状態を示す正面図であり、図１３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第２製氷皿１２が水平位置、時計方向４５゜、離氷位置にあるときの状態を示す。
【００９９】
たとえば第２製氷皿１２が離氷位置に到達したときは第２出力歯車３２の下方に位置した第２スイッチレバー７２が第２出力歯車３２下面に形成された第２外カム８２の凸部８２ｃによって操作され、第２スイッチ５２からＯＦＦ信号が発生し、制御部１８へ入力される。
【０１００】
制御部１８は第２スイッチ５２からのＯＦＦ信号を受けて、モータ４９の回転方向を変え第２製氷皿１２を水平位置へ復帰するように回動させる。第２製氷皿１２が水平位置へ復帰すると、第２出力歯車３２の下方に位置した前述の第２スイッチレバー７２が第２出力歯車３２の下面に形成された凸部８２ａによって操作され、前述の第２スイッチ５１２が再びＯＦＦ信号を発生し、このＯＦＦ信号を受けた制御部１８はモータ４９を停止させて、第２製氷皿１２を水平位置で停止させる。
【０１０１】
次に貯氷箱１４内の氷の量を検知する動作を説明する。
【０１０２】
貯氷箱１４内の貯氷量の検知は、検氷レバー１５が貯氷箱１４内の所定深さ以上に進入したか否かで検知することができる。図１４は同実施の形態における第１出力歯車３１の下面に形成された第１内カム９１と第１検氷軸６１の状態を示す正面図であり、図１４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第１製氷皿１が水平位置、反時計方向４５゜、離氷位置にあるときの状態を示す。
【０１０３】
図１５は同実施の形態における第２出力歯車３２の下面に形成された第２内カム９２と第２検氷軸６２の状態を示す正面図であり、図１５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第２製氷皿１２が水平位置、時計方向４５゜、離氷位置にあるときの状態を示す。
【０１０４】
例えば、貯氷箱１４の区画１４ａ内の貯氷量を検知する場合、第１出力歯車３１が回転し水平位置を脱すると第１検氷軸６１が第１出力歯車３１の下面に形成された第１内カム９１の凸部９１ａの拘束から開放され第１バネ６３１の張力によって回動し、凹部９１ｂと対向し、図１４では（ａ）の状態から（ｂ）の状態となる。そして第１検氷軸６１に連結された第１検氷レバー１５１も回動するので、第１検氷レバー１５１は貯氷箱１４の区画１４ａ内へ進入することとなる。
【０１０５】
このとき、図１２で示したように第１検氷軸６１の突起６１４と第１スイッチレバー７１の突起７１４は対向しているので、区画１４ａ内の氷量が不足していると第１検氷レバー１５１が所定深さ越えて進入し、第１検氷軸７１の回動角度が所定値を越えるので、第１検氷軸６１の突起６１４が第１スイッチレバー７１の突起７１４を押し込んで第１スイッチ５１を操作し、ＯＦＦ信号を発生させる。
【０１０６】
この信号が制御部１８に入力されると区画１４ａ内の氷量は不足していることが検知される。なお、区画１４ａ内の氷量が不足していると第１製氷皿１１は離氷位置まで回動するが、このときの第１検氷軸６１は内軸６１２が凸部９１ｃによって戻され、第１検氷レバー１５１は貯氷箱１４の区画１４ａの上方へ退出する。
【０１０７】
区画１４ａ内の氷量が十分にあるときは、第１検氷レバー１５１が所定深さ以上に進入せず、第１検氷軸６１の回動角度が所定値を越えないので、突起６１４が第１スイッチレバー７１の突起７１ｄを押し込むことが出来ず第１スイッチ５１からＯＦＦ信号が発生せず、制御部１８は氷量が充分あると判断する。
【０１０８】
同様に、貯氷箱１４の区画１４ｂ内の貯氷量を検知する場合、第２出力歯車３２が回転し水平位置を脱すると第２検氷軸６２の内軸６２２が第２出力歯車３２の下面に形成された第２内カム９２の凸部９２ａの拘束から開放され第２バネ６３２の張力によって回動し、凹部９２ｂと対向し、図１５では（ａ）の状態から（ｂ）の状態となる。そして第２検氷軸６２に連結された第２検氷レバー１５２も回動し、第２検氷レバー１５２は貯氷箱１４の区画１４ｂ内へ進入することとなる。
【０１０９】
このとき、図１３で示したように第２検氷軸６２の突起６２４と第１スイッチレバー７２の突起７２４は対向しているので、区画１４ｂ内の氷量が不足していると第２検氷レバー１５２が所定深さ越えて進入し、第２検氷軸６２の回動角度が所定値を越えるので、第２検氷軸６２の突起６２４が第１スイッチレバー７２の突起７２４を押し込んで第２スイッチ５２を操作し、ＯＦＦ信号を発生させる。
【０１１０】
この信号が制御部１８に入力され区画１４ｂ内の氷量は不足していることを検知することができる。なお、区画１４ｂ内の氷量が不足しているとき第２製氷皿１２は離氷位置まで回動するが、このときの第２検氷軸６２は凸部９２ｃによって戻され、第２検氷レバー１５２は貯氷箱１４の区画１４ｂの上方へ退出する。
【０１１１】
区画１４ｂ内の氷量が十分にあるときは、第２検氷レバー１５２が所定深さ以上に進入せず、第２検氷軸６２の回動角度が所定値を越えないので、突起６２４が第２スイッチレバー７２の突起７２４を押し込むことが出来ず第２スイッチ５２からＯＦＦ信号が発生せず、制御部１８は氷量が充分あると判断する。
【０１１２】
以上のように、本発明の自動製氷装置は、氷を生成するための第１製氷皿１１と、第２製氷皿１２と、その２つの製氷皿に所定周期の揺動を与える駆動装置１３を備えており、それぞれ交互に揺動させたり、どちら一方にのみ所定周期の揺動を与えることができる。
【０１１３】
駆動装置は、離氷時に第１製氷皿１１を回動させる駆動軸３１２と、第２製氷皿１２を回動させる駆動軸３２２と、第１駆動軸３１２にトルクを伝達する第１出力歯車３１と、第２駆動軸３２２にトルクを伝達する第２出力歯車３２と、第１出力歯車３１と第２出力歯車３２にトルクを伝達する駆動歯車４３と、駆動歯車４３の駆動源であるモータ４９と、第１出力歯車３１に設けられた第１従動カム３１５と、第２出力歯車３２に設けられた第２従動カム３２５と、第１従動カム３１５と第２従動カム３２５に所定周期の回動を与えて第１出力歯車３１と第２出力歯車３２を揺動させるカム歯車４４と、第１出力歯車３１と第２出力歯車３２に対し常に離氷方向へ付勢力を与えるスプリングと、カム歯車４４に所定の周期で所定の回転を与えるステッピングモータ４２とで構成し、第１出力歯車３１と第２出力歯車３２が揺動する範囲では駆動歯車４３と干渉しないように第１出力歯車３１と第２出力歯車３２の所定の歯数を削除した欠歯部３１６、３２６を設けたので、製氷中に各製氷皿を揺動させ、製氷完了後は離氷することができるので、一つの駆動軸毎に２種の動作を選択的に行える。
【０１１４】
また、駆動装置１３は、２つの製氷皿を揺動させる駆動部（ステッピングモータ４２、ピニオン４２ｂ、伝達歯車４１、カム歯車４４）と、２つの製氷皿を回動させる駆動部（モータ４９、ウォーム歯車４８、歯車４７、ピニオン歯車４６、歯車４５、駆動歯車４３）を収納しておりコンパクトである。
【０１１５】
カム歯車４４は駆動歯車４３と同軸上に配置し、ステッピングモータ４２から与えられる回転をカム歯車４４に伝達する伝達歯車４１は第１出力歯車３１と同軸上に配置したので、部品の集積化が図れコンパクトである。
【０１１６】
カム歯車４４は、第１製氷皿１１と第２製氷皿１２の内、一方の製氷皿を揺動させているとき、他方の製氷皿を水平保持するための位置保持カム４４２の大径カム４４３を備えているので、一方の製氷皿を揺動させながら他方の製氷皿へ水を供給することもできるので、動作に無駄が生じない。
【０１１７】
第１駆動軸３１２には、離氷時に第１製氷皿１１を回動させるためのトルクを伝達する歯車部３１４と、製氷中に第１製氷皿１１を揺動させるためのトルクを伝達する第１従動カム３１５とが一体的に成形されており、同様に、第１駆動軸３２２には、離氷時に第２製氷皿１２を回動させるためのトルクを伝達する歯車部３２４と、製氷中に第２製氷皿１２を揺動させるためのトルクを伝達する第２従動カム３２５とが一体的に成形されているので部品に機能が集約されており、省部品化が図られている。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明は、氷を生成するための製氷皿を２つ有し、前記製氷皿を回動させて離氷する自動製氷装置において、製氷中に前記２つの製氷皿に所定周期の揺動を与える駆動装置を備えたものであり、製氷中に製氷皿内の水が揺れるので、凍結時に水分子から吐きだされた空気が気泡となって残留するのを抑制するので気泡の少ない透明な氷を実現できる。
【０１１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は前記２つの製氷皿のどちらか一方にのみ所定周期の揺動を与えることができるものであり、一方で透明な氷を、他方で通常の氷を製造し、使用者が用途に応じて選択することが可能となる。
【０１２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記２つの製氷皿を回動させる駆動部と、前記２つの製氷皿を揺動させる駆動部が前記駆動装置内に収納されているものであり、駆動部を分離するよりも省スペース化が図れコンパクトである。
【０１２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、離氷時に製氷皿を回動させる駆動軸を２つ備え、前記駆動軸ひとつにつき前記製氷皿ひとつが接続されており、前記駆動軸が製氷中に前記製氷皿を揺動させているものであり、揺動と離氷を同じ駆動軸で行えるので省部品化が図れ低コストである。
【０１２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動軸には、離氷時に製氷皿を回動させるためのトルクを伝達する歯車と、製氷中に製氷皿を揺動させるトルクを伝達するカムとが一体的に形成されているものであり、部品の集積化が図れ、構造が簡素で、組立が容易である。
【０１２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、一方の製氷皿を揺動させているとき、他方の製氷皿を水平位置に保持するための位置保持カムを備えているものであり、一方を揺らせながらも、他方へ水を供給できるので、動作を停止させる必要が無く、動作が連続的で効率がよい。
【０１２４】
請求項７に記載の発明は、製氷皿との接続が可能な第１駆動軸、第２駆動軸と、前記第１駆動軸にトルクを伝達する第１出力歯車と、前記第２駆動軸にトルクを伝達する第２出力歯車と、前記第１出力歯車と第２出力歯車にトルクを伝達する駆動歯車と、前記駆動歯車の駆動源であるモータと、前記第１出力歯車に設けられた第１従動カムと、前記第２出力歯車に設けられた第２従動カムと、前記第１従動カムと第２従動カムに所定周期の回動を与えて前記第１出力歯車と第２出力歯車を揺動させるカム歯車と、前記第１出力歯車と前記第２出力歯車に対し常に離氷方向へ付勢力を与えるスプリングと、前記カム歯車に所定の周期で所定の回転を与えるステッピングモータとで構成され、前記第１出力歯車と前記第２出力歯車が揺動する範囲では前記駆動歯車と干渉しないように前記第１出力歯車と第２出力歯車の所定数の歯を削除した欠歯部を設けたものである。
【０１２５】
これによって、揺動幅が欠歯の幅で矯正されるので、安定した揺動を与えることができ、製氷中に製氷皿内の水が規則正しく揺れるので、凍結時に水分子から吐きだされる空気の脱気量が安定し、透明の程度の整った氷を製造できる。
【０１２６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記カム歯車は前記駆動歯車と同軸上に配置される歯車部を有し、前記ステッピングモータから与えられる回転を前記歯車部に伝達する伝達歯車を前記第１出力歯車と同軸上に配置したものであり、部品の集積化が図れ、コンパクトである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動製氷装置の実施の形態１を示す正面図
【図２】同実施の形態の自動製氷装置の側面図
【図３】同実施の形態の自動製氷装置の要部斜視図
【図４】同実施の形態の自動製氷装置の要部分解斜視図
【図５】同実施の形態の自動製氷装置の要部斜視図
【図６】同実施の形態における自動製氷装置の要部斜視図
【図７】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部平面図
【図８】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部平面図
【図９】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部平面図
【図１０】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部平面図
【図１１】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部平面図
【図１２】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部正面図
【図１３】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部正面図
【図１４】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部正面図
【図１５】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部正面図
【図１６】従来の自動製氷装置の側面断面図
【符号の説明】
１１ 第１製氷皿
１２ 第２製氷皿
１３ 駆動装置
１９ 自動製氷装置
３１ 第１出力歯車
３２ 第２出力歯車
４１ 伝達歯車
４３ 駆動歯車
４４ カム歯車
３１２ 第１駆動軸
３１５ 第１従動カム
３２２ 第２駆動軸
３２５ 第２従動カム
４４２ 位置保持カム
【発明が属する技術分野】
本発明は家庭用電気冷蔵庫に搭載される自動製氷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷蔵庫用の自動製氷装置としては、透明度の高い氷を生成するために、製氷皿を揺動することで製氷皿内の水を対流させ水中に存在する気泡を除去するものが知られている。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の自動製氷装置について説明する。
【０００４】
図１６は従来の自動製氷装置を示す要部拡大断面図であり、製氷皿１に当接する駆動軸２を、ブッシュ３を介して冷蔵庫の一部４に遊挿すると共に、モータ５で駆動する偏心カム６によって上記ブッシュを揺動させる構造である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３００６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では１個の製氷皿を前提とするものであり、２つの製氷皿を揺動させるものは実現していない。
【０００７】
それゆえ、２つの製氷皿に対して、揺動と離氷動作を実現できる自動製氷装置が望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、氷を生成するための製氷皿を２つ有し、前記製氷皿を回動させて離氷する自動製氷装置において、製氷中に前記２つの製氷皿に所定周期の揺動を与える駆動装置を備えたものであり、製氷中に製氷皿内の水が揺れるので、凍結時に水分子から吐きだされた空気が気泡となって残留するのを解消するので気泡の少ない透明な氷を実現できる。
【０００９】
次に請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は前記２つの製氷皿のどちらか一方にのみ所定周期の揺動を与えることができるものであり、一方で透明な氷を、他方で通常の氷を製造し、使用者が用途に応じて選択することが可能となる。
【００１０】
次に請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記２つの製氷皿を回動させる駆動部と、前記２つの製氷皿を揺動させる駆動部が前記駆動装置内に収納されているものであり、駆動部を分離するよりも省スペース化が図れコンパクトである。
【００１１】
次に請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、離氷時に製氷皿を回動させる駆動軸を２つ備え、前記駆動軸ひとつにつき前記製氷皿ひとつが接続されており、前記駆動軸が製氷中に前記製氷皿を揺動させているものであり、揺動と離氷を同じ駆動軸で行えるので省部品化が図れて低コストである。
【００１２】
次に請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動軸には、離氷時に製氷皿を回動させるためのトルクを伝達する歯車と、製氷中に製氷皿を揺動させるトルクを伝達するカムとが一体的に形成されているものであり、部品の集積化が図れ、構造的に簡素で、組立が容易である。
【００１３】
次に請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、一方の製氷皿を揺動させているとき、他方の製氷皿を水平位置に保持するための位置保持カムを備えているものであり、一方の製氷皿を揺らせながらも、他方の製氷皿へ水を供給できるように水平保持しているので、動作を停止させる必要が無く、動作が連続的で効率がよい。
【００１４】
次に請求項７に記載の発明は、製氷皿との接続が可能な第１駆動軸、第２駆動軸と、前記第１駆動軸にトルクを伝達する第１出力歯車と、前記第２駆動軸にトルクを伝達する第２出力歯車と、前記第１出力歯車と第２出力歯車にトルクを伝達する駆動歯車と、前記駆動歯車の駆動源であるモータと、前記第１出力歯車に設けられた第１従動カムと、前記第２出力歯車に設けられた第２従動カムと、前記第１従動カムと第２従動カムに所定周期の回動を与えて前記第１出力歯車と第２出力歯車を揺動させるカム歯車と、前記第１出力歯車と前記第２出力歯車に対し常に離氷方向へ付勢力を与えるスプリングと、前記カム歯車に所定の周期で所定の回転を与えるステッピングモータとで構成され、前記第１出力歯車と前記第２出力歯車が揺動する範囲では前記駆動歯車と干渉しないように前記第１出力歯車と第２出力歯車の所定数の歯を削除した欠歯部を設けたものである。
【００１５】
これによって、揺動幅が欠歯の幅で矯正されるので、安定した揺動を与えることができ、製氷中に製氷皿内の水が規則正しく揺れるので、凍結時に水分子から吐きだされる空気の脱気量が安定し、透明性の程度が整った氷を製造できる。
【００１６】
次に請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記カム歯車は前記駆動歯車と同軸上に配置される歯車部を有し、前記ステッピングモータから与えられる回転を前記歯車部に伝達する伝達歯車を前記第１出力歯車と同軸上に配置したものであり、これにより、部品の集積化が図れ、コンパクトである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明における自動製氷装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は本発明における自動製氷装置の実施の形態１を示す正面図であり、図２は同実施の形態を示す側面図で、図３は同実施の形態の駆動装置の内部構造を示す斜視図で、図４は同実施の形態の駆動装置の分解斜視図である。
【００１９】
図１、図２、図３、図４において、第１製氷皿１１は可塑性樹脂のポリプロピレンで成形されたものであり、氷形状を決定する複数の氷室１１ａと、氷室１１ａを一括固定する氷室枠１１ｂと、氷室枠１１ｂの長手方向中心軸の端部に形成された軸１１ｃが設けられている。
【００２０】
第２製氷皿１２は第１製氷皿１１と同様にポリプロピレンで成形されたものであり、氷室１２ａ、氷室枠１２ｂ、軸１２ｃが第１製氷皿１１と同様に設けられている。
【００２１】
駆動装置１３は第１製氷皿１１、第２製氷皿１２の各々の軸１１ｃ、軸１２ｃを保持し、製氷時は第１製氷皿１１，第２製氷皿１２を必要に応じて揺動させ、製氷後は第１製氷皿１１、第２製氷皿１２を回動させて離氷させるものであり、駆動装置１３の内部には駆動源たるモータ、モータの回転を減速伝達する減速歯車等が配置されている。
【００２２】
貯氷箱１４は第１製氷皿１１、第２製氷皿１２の下方に配置され離氷された氷を蓄えるものであり、貯氷箱１４の内部は第１製氷皿１１からの氷を蓄える区画１４１と、第２製氷皿１２からの氷を蓄える区画１４２とで構成されている。
【００２３】
検氷レバー１５は貯氷箱１４内の氷の量を検知するものであり、第１検氷レバー１５１は貯氷箱１４の区画１４１に蓄えられた氷の量を検知し、第２検氷レバー１５２は区画１４２に蓄えられた氷の量を検知する。
【００２４】
タンク１６は第１製氷皿１１、第２製氷皿１２へ供給する水を蓄えておくためのもので、給水装置１７はタンク１６内の水を第１製氷皿１１、第２製氷皿１２へ供給するものであり、第１製氷皿１１へ水を導く第１パイプ１７１、第２製氷皿１２へ水を導く第２パイプ１７２、タンク１６から水を取り出すポンプ１７３、ポンプ１７３から出た水の流路を切り換える切換弁１７４で構成されている。
【００２５】
制御部１８は駆動装置１３、給水装置１７を制御するものである。
【００２６】
そして、第１製氷皿１１、第２製氷皿１２、駆動装置１３、貯氷箱１４、検氷レバー１５、タンク１６、給水装置１７、制御部１８によって自動製氷装置１９が構成されている。
【００２７】
次に駆動装置１３の内部構造を説明する。図３、図４において、ケース２０は駆動装置１３の外郭を形成するものであり、可塑性樹脂であるＡＢＳで成形されている。ケース２０の中央部には２つの円柱ボス２０１、２０２が設けられている。
【００２８】
円柱ボス２０１から所定距離を隔てた位置には円弧柱２１がケース２０の底面から上方に延びており、円柱ボス２０２から所定距離を隔てた位置には円弧柱２２が上方に延びている。
【００２９】
第１出力歯車３１は円柱ボス２０１に回転可能に支持されて配置され、図５に示すように、中央にはケース２０側からみて円筒状に窪んだ軸穴３１１が形成されており、ケース２０の円柱ボス２０１が勘合する。
【００３０】
また、第１出力歯車３１の中央から第１製氷皿１１の方向へ向かって駆動軸３１２が突出しており、さらに駆動軸３１２からは第１製氷皿１１の軸１１ｃと連結される連結部３１３が突出している。
【００３１】
さらに、第１出力歯車３１の歯車部３１４と駆動軸３１２の間には駆動軸３１２を囲むように第１従動カム３１５が形成され、第１従動カム３１５は、大径カム３１５ａと小径カム３１５ｂと、大径カム３１５ａと小径カム３１５ｂを繋ぐ斜部３１５ｃが設けられている。斜部３１５ｃはインボリュート曲面で形成されている。
【００３２】
さらに、第１出力歯車３１の歯車には複数の歯が削除された第１欠歯部３１６が設けられている。また、第１欠歯部３１６に隣接する歯車部３１４の第１歯３１７は下端が隣の歯と一体的に成形されることで太くなっている。
【００３３】
第２出力歯車３２はケース２０の円柱ボス２０２に回転可能に支持されて配置され、図５に示すように、第２出力歯車３２の中央にはケース２０側からみて円筒状に窪んだ軸穴３２１が形成されており、ケース２０の円柱ボス２０２が勘合する。
【００３４】
また、第２出力歯車３２の中央から第２製氷皿１２の方向へ向かって駆動軸３２２が突出しており、さらに駆動軸３２２からは第２製氷皿１２の軸１２ｃと連結される連結部３２３が突出している。
【００３５】
第２出力歯車３２の歯車部３２４と駆動軸３２２の間には駆動軸３２２を囲むように第２従動カム３２５が形成され、第２従動カム３２５は、大径カム３２５ａと小径カム３２５ｂと、大径カム３２５ａと小径カム３２５ｂを繋ぐ斜部３２５ｃが設けられている。斜部３２５ｃはインボリュート曲面で形成されている。
【００３６】
さらに、第２出力歯車３２の歯車には複数の歯が削除された第２欠歯部３２６が設けられている。また、第２欠歯部３２６に隣接する歯車部３２４の第１歯３２７は下端が隣の歯と一体的に成形されることで太くなっている。
【００３７】
伝達歯車４１は第１出力歯車３１と同軸で回転可能であり、伝達歯車４１と第１出力歯車３１と対面する側には円筒軸４１１が形成され中央を貫通する軸穴４１２が設けられており、軸穴４１２と第１出力歯車３１の円筒軸３１２が勘合している。伝達歯車４１が回転しても第１出力歯車３１は一緒に回転することはない。
【００３８】
ステッピングモータ４２はシャフト４２ａを有し、シャフト４２ａには伝達歯車４１を駆動するピニオン４２ｂが固定されている。
【００３９】
駆動歯車４３は第１出力歯車３１と第２出力歯車３２との間にできる略三角領域に配置され第１出力歯車３１と第２出力歯車３２の両方とかみあうことが可能であり、基準位置状態では第１出力歯車３１の欠歯部３１６も第２出力歯車３２の欠歯部３２６も共に駆動歯車４３と向き合っており、駆動歯車４３はどちらにもかみあっていない。
【００４０】
駆動歯車４３には、歯車と軸方向に隣接する円柱状の円柱部４３１が設けられており、円柱部４３１には駆動歯車４３の歯の１つ一部削除して形成した凹歯４３２を有する。
【００４１】
カム歯車４４は回転軸が駆動歯車４３と同軸上に配置され、伝達歯車４１とかみあう歯車部４４１と、第１出力歯車３１の第１従動カム３１５、或は第２出力歯車３２の第２従動カムに接触するカム部４４２が一体に形成されている。
【００４２】
図７に示すように、カム部４４２は、大径の円弧カム４４３と、小径の円弧カム４４４と、その２つの円弧カムを滑らかにつなぐ円弧カム４４５と、小径の円弧カム４４４上に設けられた一枚歯４４６とで構成されている。
【００４３】
一枚歯４４６は、第１従動カム３１５、第２従動カム３２５の斜部３１５ｃ、３２５ｃのインボリュート曲面とかみあうことができる仮想歯車の歯であり、大径の円弧カム４４３はその仮想歯車のピッチ円径と同一径であり、小径の円弧カム４４４はその仮想歯車の歯底円径と同一径である。
【００４４】
歯車４５は駆動歯車４３と同軸で一体に成形されており（図５）、ピニオン歯車４６は歯車４５とかみあい、歯車４７はピニオン歯車４６と同軸で一体に形成されている。
【００４５】
ウォームは歯車４８は歯車４７とかみあい、回転軸の一端に軸４８１（図５）が形成され、回転軸の他端には矩形状の穴４８２（図示せず）が形成されている。軸４８１はケース２０に設けられた軸受（図示せず）に支持され、穴４８２はモータ４９のシャフト４９１（図５）に圧入された矩形状の連結板４９２（図示せず）で支持され、モータ４９が回転すると連結板４９２が回転し、ウォーム歯車４８に回転が伝達される。
【００４６】
したがって、モータ４９の回転はシャフト４９１、連結板４９２、ウォーム歯車４８、歯車４７、ピニオン歯車４６、歯車４５、駆動歯車４３の順序で伝達されていく。
【００４７】
図４、図１２、図１３において、基板５０はケース２０に保持され、第１出力歯車３１の下方にはスイッチ５１が、第２出力歯車３２の下方にはスイッチ５２がハンダ付けされている。また、基板５０とモータ４９とは２本のリード線（図示せず）で結ばれており、さらに基板５０からはケース２０の底面に沿ってケース２０の一側面に設けられた開口部に延びてケース２０の外部へ出ていくハ−ネス（図示せず）がハンダ付けされており、ハ−ネスは制御部１８に接続される。
【００４８】
図３、図４、図１４において、第１検氷軸６１は第１出力歯車３１に従動して回動するものであり、検氷レバー１５１を連結する外軸６１１と、第１出力歯車３１に従動する内軸６１２と、外軸６１１と内軸６１２を連結するネジリコイルバネ６１３と、貯氷箱１４の区画１４１内の氷が不足しているときに後述の第１スイッチレバー７１の動作を阻止する阻止部６１４とで構成されている。
【００４９】
図３、図４、図１５において、第２検氷軸６２は第２出力歯車３２に従動して回動するものであり、第２検氷軸６２には検氷レバー１５２を連結する外軸６２１と、第２出力歯車３２に従動する内軸６２２と、外軸６２１と内軸６２２を連結するネジリコイルバネ６２３と、貯氷箱１４の区画１４２内の氷が不足しているときに後述の第２スイッチレバー７２の動作を阻止する阻止部６２４とで構成されている。
【００５０】
引張コイルバネ６３は、第１検氷軸６１側に配置される第１バネ６３１と第２検氷軸６２側に配置される第２バネ６３２から成る。
【００５１】
第１バネ６３１は第１検氷軸３１に連結された第１検氷レバー１５１を貯氷箱１４の区画１４ａ内へ進入させる方向へ張力が働くように、第１検氷軸６１とケース２０との間に配置され、第２バネ６３２は第２検氷軸６２に連結された第２検氷レバー１５２を貯氷箱１４の区画１４ｂ内へ進入させる方向へ張力が働くように、第２検氷軸６２とケース２０との間に配置されている。
【００５２】
図４、図１２において、第１スイッチレバー７１は第１出力歯車３１の下方にあって第１出力歯車３１に従動し第１スイッチ５１を操作する。
【００５３】
第１スイッチレバー７１は第１製氷皿１１が水平位置、離氷位置にあるとき、さらに貯氷箱１４の区画１４ａ内に氷が不足し第１検氷レバー１５１が区画１４ａ内の所定深さ以上に進入したときに第１スイッチ５１からＯＦＦ信号を発生させる。
【００５４】
第１スイッチレバー７１は、回転軸７１１と３つの突起７１２，７１３，７１４を有し、突起７１２は後述の第１外カム８１に接触して従動し、突起７１３は突起７１２の変位に連動してスイッチ５１を動作させ、突起７１４は検氷軸６１の阻止部６１４と当接可能で、氷が不足しているときに阻止部６１４が突起７１４を抑えて、突起７１３によるスイッチ５１の動作を阻止する。
【００５５】
図４、図１３において、第２スイッチレバー７２は第２出力歯車３２の下方にあって第２出力歯車３２に従動し第２スイッチ５２を操作する。
【００５６】
第２スイッチレバー７２は第２製氷皿１２が水平位置、離氷位置にあるとき、さらに貯氷箱１４の区画１４ｂ内に氷が不足し第２検氷レバー１５２が区画１４ｂ内の所定深さ以上に進入したときには第２スイッチ５２からＯＦＦ信号を発生させる。
【００５７】
第２スイッチレバー７２は、回転軸７２１と３つの突起７２２，７２３，７２４を有し、突起７２２は後述の第２外カム８２に接触して従動し、突起７２３は突起７２２の変位に連動してスイッチ５２を動作させ、突起７２４は検氷軸６２の阻止部６２４と当接可能で、氷は不足しているときに阻止部６２４が突起７２４を抑えて、突起７２３によるスイッチ５２の動作を阻止する。
【００５８】
コイルバネ７３はスイッチレバー７１、７２に付勢力を与えるものである。
【００５９】
図５、図１２において、第１外カム８１は、第１出力歯車３１の下面に一体的に形成され、第１出力歯車３１の下方に位置した第１スイッチレバー７１を操作するものであり、第１スイッチレバー７１の突起７１２を操作し、第１スイッチ５１からＯＦＦ信号を発生させる凸部８１ａ、凸部８１ｃと、ＯＮ信号を発生させる凹部８１ｂを有する。
【００６０】
図５、図１３において、第２外カム８２は、第２出力歯車３２の下面に一体的に形成され、第２出力歯車３２の下方に位置した第２スイッチレバー７２を操作するものであり、第２スイッチレバー７２の突起７２２を操作し、第２スイッチ５２からＯＦＦ信号が発生させる凸部８２ａ、凸部８２ｃと、ＯＮ信号を発生させる凹部８２ｂを有する。
【００６１】
図５、図１４において、第１内カム９１は、第１出力歯車３１の下面に一体的に形成されたものであり、第１検氷レバー１５１を貯氷箱１４の上方で待機させるように検氷軸６１を支持する凸部９１ａと、第１検氷レバー１５１を待機状態から開放し貯氷箱１４内への進入を許容するように検氷軸６１の回動を許容する凹部９１ｂと、第１検氷レバー１５１を貯氷箱１４の区画１４ａの上方へ退出させるように検氷軸６１を回動させる凸部９１ｃとを有する。
【００６２】
図５、図１５において、第２内カム９２は、第２出力歯車３２の下面に一体的に形成されたものであり、第２検氷レバー１５２を貯氷箱１４の上方で待機させるように検氷軸６２を支持する凸部９２ａと、第２検氷レバー１５２を待機状態から開放し貯氷箱１４内への進入を許容するように検氷軸６２の回動を許容する凹部９２ｂと、第１検氷レバー１５２を貯氷箱１４の区画１４ｂの上方へ退出させるように検氷軸６２を回動させる凸部９２ｃとを有する。
【００６３】
カバー１００はケース２０とともに駆動装置１３の外殻を形成するものであり、中央付近には第１出力歯車３１の駆動軸３１２が勘合する軸穴１０１と、第２出力歯車３２の駆動軸３２２が嵌合する軸穴１０２が設けられている。
【００６４】
以上のように構成された自動製氷装置について、図面を用いてその動作を説明する。
【００６５】
モータ４９を始動するとウォーム歯車４８が回転する。ウォーム歯車４８の回転はウォームホイール歯車４７、ピニオン歯車４６、歯車４５を介して駆動歯車４３に伝達される。
【００６６】
（第１製氷皿１１の揺動）
駆動装置１３が第１製氷皿１１を揺動させたい場合は、ステッピングモータ４２によりピニオン４３を一定周期で時計・反時計方向へ回動させると、伝達歯車４１も同じ周期で回動し、これがカム歯車４４に伝達され同じ周期で回動する。
【００６７】
図７（ａ）、図８においてカム歯車４４が時計方向へ回動すると、一枚歯４４６が第１出力歯車３１のカム３１５の斜部３１５ｃから離れようとするが、第１出力歯車３１はスプリングによって常に一枚歯４４６に抗するように付勢されているので、一枚歯４４６に追従しながら回動する。
【００６８】
そして、カム歯車４４が時計方向に所定角度回動すると、一旦停止した後、今度は反時計方向へ回動を始める。このとき一枚歯４４６はカム３１５の斜部３１５ｃをスプリングの付勢力に抗しながら押すので、第１出力歯車３１は押される方向へ回動する。カム歯車４４が反時計方向に所定角度回動すると、一旦停止したのち、再び時計方向へ回動を始める。この動作を氷が生成されるまで継続する。
【００６９】
第１出力歯車３１には第１駆動軸３１２が一体的に設けられているので、第１駆動軸３１２も第１出力歯車３１と同様に一定周期で時計・反時計方向に回動するので、第１駆動軸に連結された第１製氷皿１１は一定周期で揺動することとなる。本実施の形態では、第１製氷皿１１が水平位置を基準位置として時計・反時計方向にそれぞれ５°回動するよう設定することで揺動を実現している。
【００７０】
揺動によって、第１製氷皿１１内の水は常に動くこととなり、水は徐々に凍結が進行し、水分子に取り込まれていた空気は、水凍結の際に吐出され気泡となって上方移動し大気中に戻る。これにより気泡が少なく透明度の高い氷が生成される。
【００７１】
（第１製氷皿１１の離氷動作）
第１製氷皿１１内の水が凍結し、第１製氷皿１１を離氷動作させたい場合は、まず、ステッピングモータ４２により、一枚歯４４６が斜部３１５ｃから完全に離れるまでカム歯車４４を時計方向に回動させ、図１０（ａ）の第１出力歯車を反時計方向へ６．７°揺動させたときの状態にする。図１１（ａ）は、第１出力歯車を反時計方向へ６．７°揺動させたときの駆動歯車との噛み合い直前状態を示す平面図であるが、第１出力歯車３１は一枚歯４４６方向に付勢されているので、図１１（ａ）に示すように一枚歯４４６に追従して回動するが欠歯部３１６の隣の第１歯３１７が駆動歯車４３の円柱部４３１の円周に当接する。この状態でモータ４２をモータ４９を回転させて、駆動歯車４３を時計方向に回転させればよい。
【００７２】
図１１（ａ）において、駆動歯車４３が時計方向に回転すると、円柱部４３１の凹歯４３２と、第１出力歯車３１の第１歯３１７とが噛み合うことで、駆動歯車４３と第１出力歯車３１との噛み合いが成立し、第１出力歯車３１を離氷方向への回転を開始させることとなる。
【００７３】
第１歯３１７は、凹歯４３２とのみ噛み合うように、下端を隣の歯と一体的に成形することで太くなっており、他の歯の谷へ入り込むことはない。
【００７４】
駆動歯車４３が時計方向へ回転している間は、第１出力歯車３１は第１製氷皿１１を離氷方向へ回動させている。
【００７５】
一方、第２出力歯車３２は、第２従動カム３２５の斜部３２５ｃがカム歯車４４の大径のカム４４３に接触しているため基準位置で停止しており、欠歯部３２６と駆動歯車４３が対向した状態を維持する。したがって、駆動軸３２３も停止したままで第２製氷皿１２は回動せず水平位置で待機している。
【００７６】
次に、駆動装置１３は、第１製氷皿１１が第１離氷位置に到達すると離氷が完了したと判断し、一旦モータ４９の回転を停止した後、今度は第１製氷皿１１を水平位置へ復帰させるため、モータ４９は駆動歯車４３を反時計方向に回転させる。なお、離氷位置の検出ついては後半で説明する。
【００７７】
駆動歯車４３が反時計方向に回転すると、第１出力歯車３１は基準位置に向かって回転する。
【００７８】
第１製氷皿１１が水平位置手前まで戻ってくると、すなわち第１出力歯車３１が基準位置手前まで戻ってくると、駆動歯車４３は第１出力歯車３１の欠歯部３１６と対峙してかみあいを解除する。この状態で、今度はステッピングモータ４２により、一枚歯４４６が斜部３１５ｃと接触し第１出力歯車３１を水平位置へ戻すまでカム歯車４４を回動させ図７（ａ）の状態にする。
【００７９】
駆動装置１３は、第１出力歯車３１が基準位置に到達したとき、第１製氷皿１１が水平位置に戻ったと判断し、モータ４９を停止する。なお、水平位置の検出についは後半で説明する。
【００８０】
（第２製氷皿１２の揺動）
駆動装置１３が第１製氷皿１２を揺動させたい場合は、一旦ステッピングモ−タ４２により、ピニオン４２ｂを回転させてカム歯車４４を図７（ａ）から図７（ｂ）の状態にした後、ステッピングモータ４２によりピニオン４２ｂを一定周期で時計・反時計方向へ回動させると、伝達歯車４１も同じ周期で回動し、これがカム歯車４４に伝達され同じ周期で回動する。
【００８１】
図７（ｂ）、図９において、カム歯車４４が反時計方向へ回動すると、一枚歯４４６が第２出力歯車３２の第２従動カム３２５の斜部３２５ｃから離れようとするが、第２出力歯車３２はスプリングによって常に一枚歯４４６の方向へ付勢されているので、一枚歯４４６に追従しながら回動する。
【００８２】
そして、カム歯車４４が反時計方向に所定角度回動すると、一旦停止した後、今度は時計方向へ回動を始める。このとき一枚歯４４６は第２従動カム３２５の斜部３２５ｃをスプリングの付勢力に抗しながら押すので、第２出力歯車３２は押される方向へ回動する。カム歯車４４が時計方向に所定角度回動すると、一旦停止した後、再び反時計方向へ回動を始める。この動作を氷が生成されるまで継続する。
【００８３】
第２出力歯車３２には第２駆動軸３２２が一体的に設けられているので第２駆動軸３２２も第２出力歯車３２と同様に一定周期で時計・反時計方向に回動するので、第２駆動軸３２２に連結された第２製氷皿１２は一定周期で揺動することとなる。本実施の形態では、第２製氷皿１２が水平位置を基準位置として時計・反時計方向にそれぞれ５°回動するよう設定することで揺動を実現している。
【００８４】
第２製氷皿１２内の水は常に動いており、水は徐々に凍結が進行し、水分子に取り込まれていた空気は、水凍結の際に吐出され気泡となって上方移動し大気中に戻る。これにより気泡が少なく透明度の高い氷が生成される。
【００８５】
（第２製氷皿１２の離氷動作）
第２製氷皿１２内の水が凍結し、第２製氷皿１２に離氷動作させたい場合は、まず、ステッピングモータ４２により、一枚歯４４６が斜部３２５ｃから完全に離れるまでカム歯車４４を反時計方向に回動させ図１０（ｂ）の第２出力歯車を時計方向へ６．７°揺動させたときの状態にする。図１１（ｂ）は、第２出力歯車を時計方向へ６．７°揺動させたときの駆動歯車との噛み合い直前状態を示す平面図であるが、第２出力歯車３２は一枚歯４４６を押す方向に付勢されているので、図１１（ｂ）に示すように、一枚歯４４６に追従して回動するが欠歯部３２６の隣の第１歯３２７が駆動歯車４３の円柱部４３１の円周に当接する。この状態でモータ４２をモータ４９を回転させて、駆動歯車４３を時計方向に回転させればよい。
【００８６】
図１１（ｂ）において、駆動歯車４３が反時計方向に回転すると、円柱部４３１の凹歯４３２と、第２出力歯車３２の第１歯３２７とが噛み合うことで、駆動歯車４３と第２出力歯車３２との噛み合いが成立し、第２出力歯車３２を離氷方向への回転を開始させることとなる。
【００８７】
第１歯３２７は、凹歯４３２とのみ噛み合うように、下端を隣の歯と一体的に成形することで太くなっており、他の歯の谷へ入り込むことはない。
【００８８】
駆動歯車４３が反時計方向へ回転している間は、第２出力歯車３２は第２製氷皿１２を離氷方向へ回動させている。
【００８９】
一方、第１出力歯車３１は、第１従動カム３１５の斜部３１５ｃがカム歯車４４の大径のカム４４３に接触しているため基準位置で停止しており、欠歯部３１６と駆動歯車４３が対向した状態を維持する。したがって、駆動軸３１３も停止したままで第１製氷皿１１は回動せず水平位置で待機している。
【００９０】
次に、駆動装置１３は、第２製氷皿１２が第２離氷位置に到達すると離氷が完了したと判断し、一旦モータ４９の回転を停止した後、今度は第２製氷皿１２を水平位置へ復帰させるため、モータ４９は駆動歯車４３を時計方向に回転させる。なお、離氷位置の検出ついては後半で説明する。
【００９１】
駆動歯車４３が反時計方向に回転すると、第２出力歯車３２は基準位置に向かって回転する。
【００９２】
第２製氷皿１２が水平位置手前まで戻ってくると、すなわち第２出力歯車３２が基準位置手前まで戻ってくると、駆動歯車４３は第２出力歯車３１の欠歯部３２６と対峙してかみあいを解除する。この状態で、今度はステッピングモータ４２により、一枚歯４４６が斜部３２５ｃと接触し第２出力歯車３２を水平位置へ戻すまでカム歯車４４を回動させ図７（ｂ）の状態にする。
【００９３】
駆動装置１３は、第２出力歯車３２が基準位置に到達したとき、第２製氷皿１２が水平位置に戻ったと判断し、モータ４９を停止する。なお、水平位置の検出についは後半で説明する。
【００９４】
次に、各製氷皿の位置検出について説明する。
【００９５】
第１製氷皿１１の位置検知は第１出力歯車３１の回転位置を検知することによって検知できる。図１２は本実施の形態１における第１出力歯車３１の下面に形成された第１外カム８１とスイッチレバー７１の状態を示す正面図であり、図１２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第１製氷皿１１が水平位置、反時計方向４５゜、第１離氷位置にあるときの状態をしめす。
【００９６】
たとえば第１製氷皿１１が離氷位置に到達したときは第１出力歯車３１の下方に位置した第１スイッチレバー７１が第１出力歯車３１の下面に形成された第１外カム８１の凸部８１ｃよって操作され、第１スイッチ５１からＯＦＦ信号が発生し、制御部１８へ入力される。
【００９７】
制御部１８は第１スイッチ５１からのＯＦＦ信号を受けて、モータ４９の回転方向を変え第１製氷皿１１を水平位置へ復帰するように回動させる。第１製氷皿１１が水平位置へ復帰すると、第１出力歯車１１の下方に位置した前述の第１スイッチレバー７１が第１出力歯車３１の下面に形成された凸部８１ａによって操作され、前述の第１スイッチ５１が再びＯＦＦ信号を発生し、このＯＦＦ信号を受けた制御部１８はモータ４９を停止させて、第１製氷皿１１を水平位置で停止させる。
【００９８】
同様に、第２製氷皿１２の位置検知は第２出力歯車３２の回転位置を検知することによって検知できる。図１３は本実施の形態１における第１出力歯車３１の下面に形成された第２外カム８２とスイッチレバー７２の状態を示す正面図であり、図１３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第２製氷皿１２が水平位置、時計方向４５゜、離氷位置にあるときの状態を示す。
【００９９】
たとえば第２製氷皿１２が離氷位置に到達したときは第２出力歯車３２の下方に位置した第２スイッチレバー７２が第２出力歯車３２下面に形成された第２外カム８２の凸部８２ｃによって操作され、第２スイッチ５２からＯＦＦ信号が発生し、制御部１８へ入力される。
【０１００】
制御部１８は第２スイッチ５２からのＯＦＦ信号を受けて、モータ４９の回転方向を変え第２製氷皿１２を水平位置へ復帰するように回動させる。第２製氷皿１２が水平位置へ復帰すると、第２出力歯車３２の下方に位置した前述の第２スイッチレバー７２が第２出力歯車３２の下面に形成された凸部８２ａによって操作され、前述の第２スイッチ５１２が再びＯＦＦ信号を発生し、このＯＦＦ信号を受けた制御部１８はモータ４９を停止させて、第２製氷皿１２を水平位置で停止させる。
【０１０１】
次に貯氷箱１４内の氷の量を検知する動作を説明する。
【０１０２】
貯氷箱１４内の貯氷量の検知は、検氷レバー１５が貯氷箱１４内の所定深さ以上に進入したか否かで検知することができる。図１４は同実施の形態における第１出力歯車３１の下面に形成された第１内カム９１と第１検氷軸６１の状態を示す正面図であり、図１４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第１製氷皿１が水平位置、反時計方向４５゜、離氷位置にあるときの状態を示す。
【０１０３】
図１５は同実施の形態における第２出力歯車３２の下面に形成された第２内カム９２と第２検氷軸６２の状態を示す正面図であり、図１５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ第２製氷皿１２が水平位置、時計方向４５゜、離氷位置にあるときの状態を示す。
【０１０４】
例えば、貯氷箱１４の区画１４ａ内の貯氷量を検知する場合、第１出力歯車３１が回転し水平位置を脱すると第１検氷軸６１が第１出力歯車３１の下面に形成された第１内カム９１の凸部９１ａの拘束から開放され第１バネ６３１の張力によって回動し、凹部９１ｂと対向し、図１４では（ａ）の状態から（ｂ）の状態となる。そして第１検氷軸６１に連結された第１検氷レバー１５１も回動するので、第１検氷レバー１５１は貯氷箱１４の区画１４ａ内へ進入することとなる。
【０１０５】
このとき、図１２で示したように第１検氷軸６１の突起６１４と第１スイッチレバー７１の突起７１４は対向しているので、区画１４ａ内の氷量が不足していると第１検氷レバー１５１が所定深さ越えて進入し、第１検氷軸７１の回動角度が所定値を越えるので、第１検氷軸６１の突起６１４が第１スイッチレバー７１の突起７１４を押し込んで第１スイッチ５１を操作し、ＯＦＦ信号を発生させる。
【０１０６】
この信号が制御部１８に入力されると区画１４ａ内の氷量は不足していることが検知される。なお、区画１４ａ内の氷量が不足していると第１製氷皿１１は離氷位置まで回動するが、このときの第１検氷軸６１は内軸６１２が凸部９１ｃによって戻され、第１検氷レバー１５１は貯氷箱１４の区画１４ａの上方へ退出する。
【０１０７】
区画１４ａ内の氷量が十分にあるときは、第１検氷レバー１５１が所定深さ以上に進入せず、第１検氷軸６１の回動角度が所定値を越えないので、突起６１４が第１スイッチレバー７１の突起７１ｄを押し込むことが出来ず第１スイッチ５１からＯＦＦ信号が発生せず、制御部１８は氷量が充分あると判断する。
【０１０８】
同様に、貯氷箱１４の区画１４ｂ内の貯氷量を検知する場合、第２出力歯車３２が回転し水平位置を脱すると第２検氷軸６２の内軸６２２が第２出力歯車３２の下面に形成された第２内カム９２の凸部９２ａの拘束から開放され第２バネ６３２の張力によって回動し、凹部９２ｂと対向し、図１５では（ａ）の状態から（ｂ）の状態となる。そして第２検氷軸６２に連結された第２検氷レバー１５２も回動し、第２検氷レバー１５２は貯氷箱１４の区画１４ｂ内へ進入することとなる。
【０１０９】
このとき、図１３で示したように第２検氷軸６２の突起６２４と第１スイッチレバー７２の突起７２４は対向しているので、区画１４ｂ内の氷量が不足していると第２検氷レバー１５２が所定深さ越えて進入し、第２検氷軸６２の回動角度が所定値を越えるので、第２検氷軸６２の突起６２４が第１スイッチレバー７２の突起７２４を押し込んで第２スイッチ５２を操作し、ＯＦＦ信号を発生させる。
【０１１０】
この信号が制御部１８に入力され区画１４ｂ内の氷量は不足していることを検知することができる。なお、区画１４ｂ内の氷量が不足しているとき第２製氷皿１２は離氷位置まで回動するが、このときの第２検氷軸６２は凸部９２ｃによって戻され、第２検氷レバー１５２は貯氷箱１４の区画１４ｂの上方へ退出する。
【０１１１】
区画１４ｂ内の氷量が十分にあるときは、第２検氷レバー１５２が所定深さ以上に進入せず、第２検氷軸６２の回動角度が所定値を越えないので、突起６２４が第２スイッチレバー７２の突起７２４を押し込むことが出来ず第２スイッチ５２からＯＦＦ信号が発生せず、制御部１８は氷量が充分あると判断する。
【０１１２】
以上のように、本発明の自動製氷装置は、氷を生成するための第１製氷皿１１と、第２製氷皿１２と、その２つの製氷皿に所定周期の揺動を与える駆動装置１３を備えており、それぞれ交互に揺動させたり、どちら一方にのみ所定周期の揺動を与えることができる。
【０１１３】
駆動装置は、離氷時に第１製氷皿１１を回動させる駆動軸３１２と、第２製氷皿１２を回動させる駆動軸３２２と、第１駆動軸３１２にトルクを伝達する第１出力歯車３１と、第２駆動軸３２２にトルクを伝達する第２出力歯車３２と、第１出力歯車３１と第２出力歯車３２にトルクを伝達する駆動歯車４３と、駆動歯車４３の駆動源であるモータ４９と、第１出力歯車３１に設けられた第１従動カム３１５と、第２出力歯車３２に設けられた第２従動カム３２５と、第１従動カム３１５と第２従動カム３２５に所定周期の回動を与えて第１出力歯車３１と第２出力歯車３２を揺動させるカム歯車４４と、第１出力歯車３１と第２出力歯車３２に対し常に離氷方向へ付勢力を与えるスプリングと、カム歯車４４に所定の周期で所定の回転を与えるステッピングモータ４２とで構成し、第１出力歯車３１と第２出力歯車３２が揺動する範囲では駆動歯車４３と干渉しないように第１出力歯車３１と第２出力歯車３２の所定の歯数を削除した欠歯部３１６、３２６を設けたので、製氷中に各製氷皿を揺動させ、製氷完了後は離氷することができるので、一つの駆動軸毎に２種の動作を選択的に行える。
【０１１４】
また、駆動装置１３は、２つの製氷皿を揺動させる駆動部（ステッピングモータ４２、ピニオン４２ｂ、伝達歯車４１、カム歯車４４）と、２つの製氷皿を回動させる駆動部（モータ４９、ウォーム歯車４８、歯車４７、ピニオン歯車４６、歯車４５、駆動歯車４３）を収納しておりコンパクトである。
【０１１５】
カム歯車４４は駆動歯車４３と同軸上に配置し、ステッピングモータ４２から与えられる回転をカム歯車４４に伝達する伝達歯車４１は第１出力歯車３１と同軸上に配置したので、部品の集積化が図れコンパクトである。
【０１１６】
カム歯車４４は、第１製氷皿１１と第２製氷皿１２の内、一方の製氷皿を揺動させているとき、他方の製氷皿を水平保持するための位置保持カム４４２の大径カム４４３を備えているので、一方の製氷皿を揺動させながら他方の製氷皿へ水を供給することもできるので、動作に無駄が生じない。
【０１１７】
第１駆動軸３１２には、離氷時に第１製氷皿１１を回動させるためのトルクを伝達する歯車部３１４と、製氷中に第１製氷皿１１を揺動させるためのトルクを伝達する第１従動カム３１５とが一体的に成形されており、同様に、第１駆動軸３２２には、離氷時に第２製氷皿１２を回動させるためのトルクを伝達する歯車部３２４と、製氷中に第２製氷皿１２を揺動させるためのトルクを伝達する第２従動カム３２５とが一体的に成形されているので部品に機能が集約されており、省部品化が図られている。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明は、氷を生成するための製氷皿を２つ有し、前記製氷皿を回動させて離氷する自動製氷装置において、製氷中に前記２つの製氷皿に所定周期の揺動を与える駆動装置を備えたものであり、製氷中に製氷皿内の水が揺れるので、凍結時に水分子から吐きだされた空気が気泡となって残留するのを抑制するので気泡の少ない透明な氷を実現できる。
【０１１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は前記２つの製氷皿のどちらか一方にのみ所定周期の揺動を与えることができるものであり、一方で透明な氷を、他方で通常の氷を製造し、使用者が用途に応じて選択することが可能となる。
【０１２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記２つの製氷皿を回動させる駆動部と、前記２つの製氷皿を揺動させる駆動部が前記駆動装置内に収納されているものであり、駆動部を分離するよりも省スペース化が図れコンパクトである。
【０１２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、離氷時に製氷皿を回動させる駆動軸を２つ備え、前記駆動軸ひとつにつき前記製氷皿ひとつが接続されており、前記駆動軸が製氷中に前記製氷皿を揺動させているものであり、揺動と離氷を同じ駆動軸で行えるので省部品化が図れ低コストである。
【０１２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動軸には、離氷時に製氷皿を回動させるためのトルクを伝達する歯車と、製氷中に製氷皿を揺動させるトルクを伝達するカムとが一体的に形成されているものであり、部品の集積化が図れ、構造が簡素で、組立が容易である。
【０１２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、一方の製氷皿を揺動させているとき、他方の製氷皿を水平位置に保持するための位置保持カムを備えているものであり、一方を揺らせながらも、他方へ水を供給できるので、動作を停止させる必要が無く、動作が連続的で効率がよい。
【０１２４】
請求項７に記載の発明は、製氷皿との接続が可能な第１駆動軸、第２駆動軸と、前記第１駆動軸にトルクを伝達する第１出力歯車と、前記第２駆動軸にトルクを伝達する第２出力歯車と、前記第１出力歯車と第２出力歯車にトルクを伝達する駆動歯車と、前記駆動歯車の駆動源であるモータと、前記第１出力歯車に設けられた第１従動カムと、前記第２出力歯車に設けられた第２従動カムと、前記第１従動カムと第２従動カムに所定周期の回動を与えて前記第１出力歯車と第２出力歯車を揺動させるカム歯車と、前記第１出力歯車と前記第２出力歯車に対し常に離氷方向へ付勢力を与えるスプリングと、前記カム歯車に所定の周期で所定の回転を与えるステッピングモータとで構成され、前記第１出力歯車と前記第２出力歯車が揺動する範囲では前記駆動歯車と干渉しないように前記第１出力歯車と第２出力歯車の所定数の歯を削除した欠歯部を設けたものである。
【０１２５】
これによって、揺動幅が欠歯の幅で矯正されるので、安定した揺動を与えることができ、製氷中に製氷皿内の水が規則正しく揺れるので、凍結時に水分子から吐きだされる空気の脱気量が安定し、透明の程度の整った氷を製造できる。
【０１２６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記カム歯車は前記駆動歯車と同軸上に配置される歯車部を有し、前記ステッピングモータから与えられる回転を前記歯車部に伝達する伝達歯車を前記第１出力歯車と同軸上に配置したものであり、部品の集積化が図れ、コンパクトである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動製氷装置の実施の形態１を示す正面図
【図２】同実施の形態の自動製氷装置の側面図
【図３】同実施の形態の自動製氷装置の要部斜視図
【図４】同実施の形態の自動製氷装置の要部分解斜視図
【図５】同実施の形態の自動製氷装置の要部斜視図
【図６】同実施の形態における自動製氷装置の要部斜視図
【図７】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部平面図
【図８】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部平面図
【図９】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部平面図
【図１０】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部平面図
【図１１】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部平面図
【図１２】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部正面図
【図１３】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部正面図
【図１４】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部正面図
【図１５】同実施の形態における自動製氷装置の動作を示す要部正面図
【図１６】従来の自動製氷装置の側面断面図
【符号の説明】
１１ 第１製氷皿
１２ 第２製氷皿
１３ 駆動装置
１９ 自動製氷装置
３１ 第１出力歯車
３２ 第２出力歯車
４１ 伝達歯車
４３ 駆動歯車
４４ カム歯車
３１２ 第１駆動軸
３１５ 第１従動カム
３２２ 第２駆動軸
３２５ 第２従動カム
４４２ 位置保持カム
Claims (8)
- 氷を生成するための製氷皿を２つ有し、前記製氷皿を回動させて離氷する自動製氷装置において、製氷中に前記２つの製氷皿に所定周期の揺動を与える駆動装置を備えたことを特徴とする自動製氷装置。
- 前記駆動装置は前記２つの製氷皿のどちらか一方にのみ所定周期の揺動を与えることができることを特徴とする請求項１に記載の自動製氷装置。
- 前記２つの製氷皿を回動させる駆動部と、前記２つの製氷皿を揺動させる駆動部が前記駆動装置内に収納され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。
- 前記駆動装置は、離氷時に製氷皿を回動させる駆動軸を２つ備え、前記駆動軸ひとつにつき前記製氷皿ひとつが接続されており、前記駆動軸が製氷中に前記製氷皿を揺動させ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。
- 前記駆動軸には、離氷時に製氷皿を回動させるためのトルクを伝達する歯車と、製氷中に製氷皿を揺動させるトルクを伝達するカムとが一体的に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の自動製氷装置。
- 前記駆動装置は、一方の製氷皿を揺動させているとき、他方の製氷皿を水平位置に保持するための位置保持カムを備え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。
- 製氷皿との接続が可能な第１駆動軸、第２駆動軸と、前記第１駆動軸にトルクを伝達する第１出力歯車と、前記第２駆動軸にトルクを伝達する第２出力歯車と、前記第１出力歯車と第２出力歯車にトルクを伝達する駆動歯車と、前記駆動歯車の駆動源であるモータと、前記第１出力歯車に設けられた第１従動カムと、前記第２出力歯車に設けられた第２従動カムと、前記第１従動カムと第２従動カムに所定周期の回動を与えて前記第１出力歯車と第２出力歯車を揺動させるカム歯車と、前記第１出力歯車と前記第２出力歯車に対し常に離氷方向へ付勢力を与えるスプリングと、前記カム歯車に所定の周期で所定の回転を与えるステッピングモータとで構成され、前記第１出力歯車と前記第２出力歯車が揺動する範囲では前記駆動歯車と干渉しないように前記第１出力歯車と第２出力歯車の所定数の歯を削除した欠歯部を設けたことを特徴とする自動製氷装置。
- 前記カム歯車は前記駆動歯車と同軸上に配置される歯車部を有し、前記ステッピングモータから与えられる回転を前記歯車部に伝達する伝達歯車を前記第１出力歯車と同軸上に配置したことを特徴とする請求項７に記載の自動製氷装置。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102287980A (zh) * | 2011-07-18 | 2011-12-21 | 海信容声(广东)冰箱有限公司 | 一种制冰装置 |
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2002
- 2002-10-11 JP JP2002298791A patent/JP2004132644A/ja active Pending
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