JP2007198645A

JP2007198645A - 自動製氷装置

Info

Publication number: JP2007198645A
Application number: JP2006015919A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Masaku; 昌利正久; Akinori Tsujimoto; 明徳辻本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】小型化の自動製氷装置を提供すること。
【解決手段】製氷皿１１と、氷を製氷皿１１から排出する排出アーム１５と、排出アーム１５を回転させるモータ２１と、氷を製氷皿１１から分離するために製氷皿１１を加熱するヒーター１４と、ヒーター１４とモータ２１を制御する電子制御回路部１７を備え、排出アーム１５は出力ギア２０と接続され、モータ２１の回転を第１ギア２２を介し出力ギアに減速、伝達され、モータ２１の出力軸２１ａと出力ギア２０の軸２０ａは直交する位置に有り、モータ２１の固定と第１ギア２２と出力ギア２０の軸受け部を兼ね備えたホルダー２３を有し、電子制御回路部１７とホルダー２３を収納するようにケーシング１８を設け、ホルダー２３はケーシング１８に固定することで、電子制御回路部１７やホルダー２３を収納するケーシング１８の小型化が図れ、コンパクトな自動製氷装置を提供できる。
【選択図】図３

Description

本発明は自動製氷装置、特に家庭用冷蔵庫等に使用される自動製氷装置に関するものである。

従来、この種の冷凍冷蔵庫に搭載される自動製氷装置は、例えば、特許文献１に示すものがある。

以下、図面を参照しながら自動製氷装置について説明する。

図６は、従来の自動製氷装置の分解斜視図である。

１は熱伝導性の高い金属であるアルミニウム合金で形成されている製氷皿、２は製氷皿１に生成した氷を排出する排出アーム、排出アーム２の軸２ａはケーシング３の軸穴４を通じて出力ギア５に連結され、モータ６の出力軸６ａはギア形状を有し、第１ギア７、出力ギア５を介して回転され、モータ６はケーシング３に固定される。

排出アーム２の軸２ａと出力ギア５の軸５ａと第１ギア７の軸７ａとモータ６の出力軸６ａは平行に位置する。８は製氷皿１へ水を給水する給水口である。

以上のように構成された自動製氷装置について、以下その動作を説明する。

冷蔵庫の給水バルブ（図示せず）が開状態にて給水口８を介して製氷皿１へ給水される。水が凍り氷になると、製氷皿１に取付けているサーモスイッチ（図示せず）がＯＮになり、ヒーター（図示せず）とモータ６が通電され製氷皿１と接する氷の面が溶け、モータ６が回転して第１ギア７、出力ギア５を介して出力ギア５と連結されている排出アーム２により製氷皿１の中の氷を排出する。
米国特許第４８３５９７８号明細書

しかしながら、上記従来の構成では、モータ６はＡＣシンクロナスモータであり、市場での主流のモータ本体の外形は約５０ｍｍあり、また、ケーシング３への取付け部はモータ本体の外形より更に約３０ｍｍ突出しており、排出アーム２へ減速させてトルク伝達のため、減速比を確保するために第１ギア７と出力ギア５の外径が比較的大きくなり、かつ、第１ギアの軸７ａと出力ギアの軸５ａが平行に位置するので一般的に平歯車を設けることになり、モータ６、ギア５等を収納するケーシング３も大きくなることから、自動製氷装置全体が大きくなり冷蔵庫への設置スペースの影響があるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、特に、冷蔵庫の高さ方向の小型化を実現させた自動製氷装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の自動製氷装置は、水を貯めて氷を生成する製氷皿と、氷を前記製氷皿から排出する排出アームと、前記排出アームを回転させるモータと、氷を前記製氷皿から分離するために前記製氷皿を加熱するヒーターと、前記ヒーターと、前記モータを制御する電子制御回路部とを備え、前記排出アームは出力ギアと接続され、前記モータの回転は第１ギアを介し前記出力ギアに減速、伝達され、前記モータの出力軸と前記出力ギアの軸は直交する位置に有り、前記モータの固定と前記第１ギアと前記出力ギアの軸受け部を兼ね備えたホルダーを有し前記電子制御回路部と前記ホルダーを収納するようにケーシングを設け、前記ホルダーは前記ケーシングに固定したものである。

これによって、小型化可能で減速比を大きくできるウォームギアを第１ギアに設けることが可能となり、また、第１ギアの軸受け部と出力ギアの軸受け部を他の部品で軸受け部を形成させると、例えば、電子制御回路部のキバンに軸受け部を逃がす孔等を設ける必要があり、電子制御回路部の小型化を阻害してしまうことがあったが、モータを固定するホルダーに第１ギアと出力ギアの軸受け部を設けることにより、電子制御回路部やホルダーを収納するケーシングの高さを抑制でき、小型化が図れる。

本発明の自動製氷装置は、ケーシングの高さ方向の突出を抑制でき、また、ケーシング上蓋側の軸受け形状を大幅に削減でき、また、モータの出力トルクを減速させるギア群の大きさと電子制御回路部の大きさを小型化できるので、自動製氷装置を小型化できる。

請求項１に記載の発明は、水を貯めて氷を生成する製氷皿と、氷を前記製氷皿から排出する排出アームと、前記排出アームを回転させるモータと、氷を前記製氷皿から分離するために前記製氷皿を加熱するヒーターと、前記ヒーターと前記モータを制御する電子制御回路部とを備え、前記排出アームは出力ギアと接続され、前記モータの回転は第１ギアを介し前記出力ギアに減速、伝達され、前記モータの出力軸と前記出力ギアの軸は直交する位置に有り、前記モータの固定と前記第１ギアと前記出力ギアの軸受け部を兼ね備えたホルダーを有し、前記電子制御回路部と前記ホルダーを収納するようにケーシングを設け、前記ホルダーは前記ケーシングに固定したことにより、小型化可能で減速比を大きくできるウォームギアを第１ギアに設けることが可能となり、また、第１ギアの軸受け部と出力ギアの軸受け部を他の部品で軸受け部を形成させると、例えば、電子制御回路部のキバンに軸受け部を逃がす孔等を設ける必要があり、電子制御回路部の小型化を阻害してしまうことがあったが、モータを固定するホルダーに第１ギアと出力ギアの軸受け部を設けることにより、電子制御回路部やホルダーを収納するケーシングの高さを抑制でき、小型化が図れる。

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、前記ケーシングの高さを前記排出アームの回転直径とほぼ同一にしたものであり、例えば、ケーシングの高さを排出アームの回転直径より小さくしても、排出アームが回転直径より大きいため、効率よく小型化できないが、ケーシングの高さを排出アームの回転直径とほぼ同一にしたことで、必要最小限の高さ寸法となり、冷蔵庫の製氷室を有効活用できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記第１ギアをウォームギアとし、前記出力ギアをハスバ歯車にしたものであり、平歯車の組合せと比較して減速比が大きくでき、ギアの小型化が可能となり、また、小型低トルクのモータを採用でき、ケーシングの小型化ができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記モータをステッピングモータにしたものであり、シンクロナスモータと比較して外形が小さいモータを採用でき、ケーシングの更なる小型化ができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における自動製氷装置の斜視図、図２は、同実施の形態における自動製氷装置のケーシングのカバーを取除いた斜視図、図３は、同実施の形態の自動製氷装置のケーシングのカバーと電子制御部を取除いた要部斜視図、図４は、同実施の形態の自動製氷装置のモータ駆動部周辺の斜視図、図５は、図４の下面より見た斜視図である。

図１より図５において、製氷皿１１は水を一時的にとどめる複数の半円状のセル１２からなり、隣り合うセル１２の側壁には、お互いに水の出入りが可能な溝１３が設けられている。

製氷皿１１は、６個のセル１２を１列に配置したものであり、製氷皿１１は放熱性を向上させるために熱伝導性の高いアルミニウム合金製からなり、給水バルブ（図示せず）からの水を注入する注水口１１ａ、１１ｂを設けている。

また、製氷皿１１を加温するヒーター１４は製氷皿１１の下方に製氷皿１１と密着するように取付けられている。ヒーター１４は、リード線１４ａとヒーター１４の内部に設けているヒーター線（図示せず）とを接合し、リード線１４ａとヒーター線の接合付近は絶縁と防滴のためにゴム等で覆った接合部１４ｂを形成している。ヒーター１４によって加温された製氷皿１１の氷は排出アーム１５が回転することによって氷を排出し、ガイド１６に沿って氷は貯氷箱（図示せず）に落下する。

また、ヒーター１４や排出アーム１５の制御を行う電子制御部１７や機構部品を収納するケーシング１８が設けられ、ケーシング１８を覆うようにカバー１９が設けられている。排出アーム１５の軸１５ａはケーシング１８の貫通孔（図示せず）を介して出力ギア２０と連結されている。出力ギア２０はモータ２１によって回転される第１ギア２２とかみ合い、減速、伝達される。モータ２１の出力軸２１ａと出力ギア２０の軸２０ａは直交する位置にあり、モータ２１の固定と第１ギア２２と、出力ギア２０の軸受部（図示せず）を兼ね備えたホルダー２３を設けている。

出力ギア２０には検氷アーム２４を動作させるカム２５と同軸上に連結されており、出力ギア２０と共に回動し、カム２５の回転によってカム２５の外周面２５ａと当接しながら検氷アーム２４が回動する。検氷アーム２４の端面のＵ字部２４ａには、製氷皿１１の下方に向かって貯氷箱（図示せず）の上まで延伸している検氷レバー２６が係合され、検氷アーム２４が回動することによって貯氷箱（図示せず）内の氷の貯蔵レベルを検知できるようになる。

貯蔵レベルの検知は検氷アーム２４に設けた検知部２４ｂ、例えばホール素子をＯＮ／ＯＦＦさせるマグネットにより作用される。

また、出力ギア２０には凹部２０ｂが設けられており、凹部２０ｂを利用して出力ギア２０の位置検知を位置検知スイッチ２７にてＯＮ／ＯＦＦさせている。

また、電子制御部１７はホルダー２３とカバー１９の間に配置され、モータ２１の回転制御、ヒーター１４の通電制御、検氷アーム２４に設けた検知部２４ｂや位置検知スイッチ２７の検知制御、製氷皿１１の近傍に設けられているサーミスタ（図示せず）の温度検知制御、製氷皿１１への給水バルブ（図示せず）の通電制御等を行っている。

以上のように構成された自動製氷装置について、以下その動作、作用を説明する。

製氷皿１１の所定のセル１２に給水バルブ（図示せず）から注水口１１ａ、１１ｂの何れかを経て水を供給すると、水はセル１２の溝１３を通って隣接するセルへと流れていき全てのセル１２に水がいきわたる。本実施の形態では一つのセル１２に約１５ｍｌの水が入るように約９０ｍｌの水が供給される。

製氷皿１１に供給された水は、水面から放熱し、徐々に温度を下げて、水が冷却され、製氷を完了する。製氷完了はサーミスタ（図示せず）の温度が例えば−１５℃を検知した時、製氷完了と判断する。

製氷完了検知後、ヒーター１４が通電され製氷皿１１を加温し、氷が製氷皿１１から剥離する。

次にモータ２１が通電され、第１ギア２２を介して出力ギア２０が回転し、出力ギア２０と連結されている排出アーム１５が約３６０°回転し、氷を排出方向へ搬出し、ガイド１６に沿って貯氷箱（図示せず）へ排出する。

排出アーム１５が約３６０°回転すれば、位置検知スイッチ２７がＯＮし、モータ２１の通電を停止する。また、ヒーター１４への通電はサーミスタ（図示せず）の温度が例えば５℃になれば、製氷皿１１が充分加温されたと判断し、ヒーター１４への通電を停止する。

次に給水バルブ（図示せず）へ例えば５秒通電し、製氷皿１１へ水を供給する。このサイクルを貯氷箱（図示せず）の氷が所定量以下の場合は継続される。氷が所定量に達した場合は給水バルブ（図示せず）への通電を停止する。氷の所定量検知はモータ２１が通電され、出力ギア２０が回転し、出力ギア２０に連結されているカム２５と当接しながら検氷アーム２４が回動するが、検氷アーム２４のＵ字部２４ａと係合されている検氷レバー２６が貯氷箱（図示せず）の氷の量（高さ）によって動作する範囲が異なることから、検氷アーム２４の回動範囲も異なり、検氷アーム２４に設けられた検知部２４ｂによってＯＮ／ＯＦＦする位置が異なることから、氷の所定量検知を行うことができる。

モータ２１の出力軸２１ａと出力ギア２０の軸２０ａを直交する位置に設け、モータ２１の固定と第１ギア２２、出力ギア２０の軸受け部を兼ね備えたホルダー２３を設けているため、小型化可能で減速比を大きくできるウォームギアを第１ギアに、ウォームホィールを出力ギアに設けることが可能となり、ケーシング１８及びカバー１９の高さ方向が低くでき、また、ギア群の軸、軸受け空間が小さくできるため、電子制御部１７の部品に干渉することもなく、また、電子制御部１７の土台であるキバン（図示せず）に軸受けの逃がし用の孔を設ける必要もないことから、電子制御部１７が小さくできるので、更に、ケーシング１８及びカバー１９を小型化できる。

よって、自動製氷装置が小型化できるので、冷蔵庫の製氷室へ自動製氷装置を設置する場合の設置スペースの自由度が増すとともに、使用する部品が小型化となり、部品重量低減と金型費の低減等が図れ、自動製氷装置を低コスト化できる。

（実施の形態２）
ケーシング１８の高さが排出アーム１５の回転直径とほぼ同一にされている。

従来の自動製氷装置は、排出アーム１５の回転直径よりケーシング１８が高いことから、自動製氷装置を冷蔵庫の製氷室の上部に設置することができず、製氷室を有効利用できず、また、貯氷箱の大きさを大きくする場合は、他の部屋の大きさを小さくする必要があったが、ケーシング１８の高さが排出アーム１５の回転直径とほぼ同一であることから、必要最小限の高さ寸法となり、冷蔵庫の製氷室を有効活用できる。また、製氷室の大きさをそのままで貯氷箱の大きさを大きくでき、貯氷量を多くできる。

（実施の形態３）
第１ギア２２をウォームギアとし、出力ギア２０をハスバ歯車にしたものであり、平歯車のかみ合わせと比較して、ギアの大きさを小さくしても減速比が大きく取れるため、第１ギア２２と出力ギア２０の小型化が実現できる。

また、減速比を大きく取れるため、モータ２１の出力トルクを低くすることが可能となり、モータ２１の小型化が図れる。

（実施の形態４）
モータ２１をステッピングモータとしたため、モータ本体の大きさはシンクロナスモータより小さいものが選択でき、ケーシング１８の大きさを更に小型化できる。外形が２０〜３０ｍｍのモータが市場で主流であり、比較的安価なモータである。また、シンクロナスモータではできなかった正転、逆転両方向の回転が可能となり、例えば、排出アーム１５が何らかの理由でロックした場合でも、逆転動作をさせると容易にロック解除できることから、排出アーム１５の回転動作の制御の自由度が増し、自動製氷装置のサービス性向上が図れる。

尚、ステッピングモータは減速ギア内蔵のものでも同様の効果が得られる。

以上のように、本発明の自動製氷装置は、電子制御回路部やホルダーを収納するケーシングの小型化が図れ、特に自動製氷装置の高さ寸法が低くなり、製氷室の有効活用ができるので、冷凍冷蔵庫用の自動製氷装置として適用できる。

本発明の実施の形態１における自動製氷装置の斜視図同実施の形態における自動製氷装置のケーシングのカバーを取除いた斜視図同実施の形態の自動製氷装置のケーシングのカバーと電子制御部を取除いた要部斜視図同実施の形態の自動製氷装置のモータ駆動部周辺の斜視図図４の下面より見た斜視図従来の自動製氷装置の分解斜視図

符号の説明

１１製氷皿
１４ヒーター
１５排出アーム
１７電子制御回路部
１８ケーシング
２０出力ギア
２０ａ出力ギアの軸
２１モータ
２１ａモータの出力軸
２２第１ギア
２３ホルダー

Claims

水を貯めて氷を生成する製氷皿と、氷を前記製氷皿から排出する排出アームと、前記排出アームを回転させるモータと、氷を前記製氷皿から分離するために前記製氷皿を加熱するヒーターと、前記ヒーターと前記モータを制御する電子制御回路部とを備え、前記排出アームは出力ギアと接続され、前記モータの回転は第１ギアを介し前記出力ギアに減速、伝達され、前記モータの出力軸と前記出力ギアの軸は直交する位置に有り、前記モータの固定と前記第１ギアと前記出力ギアの軸受け部を兼ね備えたホルダーを有し、前記電子制御回路部と前記ホルダーを収納するようにケーシングを設け、前記ホルダーは前記ケーシングに固定した自動製氷装置。
前記ケーシングの高さを前記排出アームの回転直径とほぼ同一にした請求項１に記載の自動製氷装置。
前記第１ギアをウォームギアとし、前記出力ギアをハスバ歯車にした請求項１または２に記載の自動製氷装置。
前記モータをステッピングモータにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の自動製氷装置。