JP2015132448A - 製氷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな捻りトルクを要することなく高い離氷性を発揮し、かつ捻り変形に対して破損しにくい製氷皿を提供する。
【解決手段】回動中心から離れた位置に非対称に回動規制部２４が設けられた製氷皿２について、捻り応力の集中する連結部２２側の、変形により破損が生じやすい部位の近傍に、リブ２７や大きなフィレット２８をピンポイントで設け、応力集中部の剛性を高めることにより、製氷皿２にかかる捻り力を分散させ、製氷皿２の強度と離氷性の両立を図る。
【選択図】図３

Description

本発明は製氷装置に関し、さらに詳しくは、捻り式の製氷皿を備える自動製氷装置に関する。

家庭用の冷蔵庫等に搭載される一般的な捻り式の自動製氷装置は、製氷皿や、製氷皿を回動させる駆動装置、製氷皿を固定する筐体などから構成される。かかる自動製氷装置は、冷蔵庫内に備えられた給水タンクの水を給水パイプを通じて製氷皿のセルに充填し、製氷が完了すると製氷皿を反転して捻ることにより貯氷容器内へ氷を落下させるという工程を一定条件の下自動的に繰り返す。

製氷皿の構成素材としては、ポリエチレンやナイロン１２などの耐寒性に優れる材料が好適であるが、食品衛生法上の適合性や、成形性を考慮して、比較的耐寒性のよいポリプロピレンが一般に使用されている。

捻り式の自動製氷装置は、製氷皿を捻ることで氷を製氷皿から剥離するため、駆動装置の限定されたトルクのもとで所定の捻り変形を製氷皿に生じさせる必要がある。ここで、製氷皿の板厚を薄く成形することにより小さなトルクであっても捻り変形を生じやすくすることはできるが、板厚が薄くなることにより製氷皿の強度が低下し、破損が生じやすくなる。一方で、変形による破損を防ぐため、低温でも硬化しにくい弾性材料からなる製氷皿を用いた場合、その柔軟性により氷が製氷皿から剥離しにくくなるという問題がある。

特許文献１には、回動軸を介して製氷皿に捻り力を発生させる場合に、最も応力が集中するのは製氷皿と回動軸との間であり、この製氷皿と回動軸との間に生じた捻り応力により、割れ等が発生し、製氷皿又は回動軸が破損するという問題が提示されている。

特開２０１３−１１９９９４号公報

上記問題に鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、大きな捻りトルクを要することなく高い離氷性を発揮し、かつ捻り変形に対して破損しにくい製氷皿を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかる製氷装置は、
製氷皿を反転し捻ることにより離氷を行なう製氷装置であって、前記製氷皿の回動軸方向の一端には、前記製氷皿を回動させる駆動装置との連結部が形成され、前記回動軸方向の他端の一方の回動先端部側には、前記製氷装置の他部材と当接して回動が抑止されることにより前記製氷皿の回動に捻りを加える回動規制部が形成され、前記製氷皿の前記一端側には、前記一端側の剛性が前記他端側の剛性よりも高くなるように補強部が設けられることを要旨とする。

本発明にかかる製氷装置の製氷皿によれば、応力が集中する部位にのみ剛性を高める補強部が設けられるため、応力集中による製氷皿の破損が防止されるのみならず、離氷に要するトルクの上昇を最小限に抑えることができる。

回動中心から離れた位置に非対称に回動規制部が設けられた製氷皿では、駆動装置との連結部側に捻り応力が集中しやすい。特許文献１の発明は、製氷皿の回動先端部に設けられた側壁に切り欠きを設け、かかる切り欠きに意図的に捻り応力を集中させることにより、つまり応力集中部を増やすことにより、製氷皿と回動軸との間に生ずる捻り応力を分散することを提案しているが、本発明の製氷皿では、逆に、応力集中部に補強部を設けて剛性を高めることにより、製氷皿に生ずる捻り応力を分散している。この構成によれば、製氷皿の応力集中部が減り応力バランスが均等化されるため、補強部を形成した部位以外の板厚を薄くすることができる。

また、前記製氷皿の回動軸を境に前記回動規制部が形成された側において、前記製氷皿の前記一端側には、前記一端側の剛性が前記他端側の剛性よりも高くなるように補強部が設けられることにより、本発明の製氷皿において最も捻り応力が集中する部位をピンポイントで補強することができ、より効率的に製氷皿の強度および離氷性の両立を図ることができる。

また、回動軸方向に少なくとも３個のセルを有する前記製氷皿について、製氷皿の板厚を大きくしたり、リブを形成することにより補強する場合には、前記製氷皿の前記一端側から１個目のセルと２個目のセルとの間における、前記補強部を含む前記製氷皿の断面積は、必然的に前記製氷皿の前記他端側から１個目のセルと２個目のセルとの間における前記製氷皿の断面積よりも大きくなる。

また、前記補強部に、前記製氷皿の前記一端側の、前記製氷皿の前記回動軸方向に直交する方向の端部である回動先端部と前記回動先端部側から１個目のセルの前記回動先端部側端部との間に設けられ、隣り合う前記セルと前記セルの間に連続して、前記セルの開口端から前記セルの開口面とは反対側に延出するリブが含まれることにより、小さなリブであっても捻り力がかかる方向に沿って剛性を高めることができるため、効率的に製氷皿の強度を向上させることができる。

また、前記リブが隣接する前記セルの外側面と連結していることにより、製氷皿を小型化することができ、また、金型からリブとセル外側面との間の僅かな隙間を成形する薄板を減らすことができ、金型強度の無用な低下を避けることができる。

また、前記製氷皿は回動軸方向および回動軸方向と対向する方向に複数のセルを有し、前記製氷皿には前記セルを回動軸方向に連通する水路が形成され、前記水路は前記セルの中心よりも前記製氷皿の回動軸側に形成されていることにより、セルに生じる捻り応力が水路によっても分散され、また、補強部により剛性が高められることとあいまって、製氷皿の強度をさらに向上させることができる。

また、前記補強部には、前記製氷皿の前記一端側から１個目のセルの外面周縁部に形成された、前記製氷皿の前記他端側から１個目のセルの外面周縁部のフィレットよりも大きなフィレットが含まれることにより、捻り変形により破損しやすいセル曲面部に生じる応力を分散させることができ、製氷皿の強度をさらに向上させることができる。

また、前記製氷皿の前記一端側および前記一端側の回動先端部には、セルの開口面側に延出する水はね防止部が形成されていることにより、セルへ水を充填する際に飛沫が貯氷容器や他部材に付着することを防止することができる。

また、前記製氷皿および補強部は樹脂成形で一体的に形成されることにより、補強部による剛性の向上効果を最大化することができる。

本発明に係る製氷装置によれば、大きな捻りトルクを要することなく高い離氷性を発揮し、かつ捻り変形に対して破損しにくい製氷皿を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる製氷装置１の上面斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる製氷装置１の背面斜視図である。 製氷装置１の製氷皿２の上面斜視図である。 製氷装置１の製氷皿２の背面図である。 製氷装置１の製氷皿２のＡ−Ａ断面図である。 製氷装置１の駆動装置３の正面斜視図である。 製氷装置１の枠体４の背面斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る製氷装置１の上面斜視図、図２は同製氷装置１の背面斜視図である。図１及び図２に示すように、製氷装置１は、製氷皿２と、製氷皿２に連結され製氷皿２を回動させる駆動装置３と、製氷皿２および駆動装置３が取り付けられる枠体４と、製氷装置１の下方に配設される図示しない貯氷容器と、貯氷容器内に貯えられた氷量を検出する検氷部材５と、製氷皿２の背面に取り付けられ、製氷皿２の温度を検知するサーミスタ７とを備えている。

図３は、製氷皿２の上面斜視図である。製氷皿２は樹脂材料で略矩形に成形された弾性変形可能な部材である。製氷皿２は、その長手方向に５個、短手方向に２個に区画された、合計１０個のカップ状の貯水部であるセル２１を有し、セル２１内に充填された水が冷却されることにより氷が生成される。セル２１の集合体の周縁には、上方へ延出する矩形状に連続した側壁２５ａ乃至２５ｄが形成されている。

製氷皿２の側壁２５ａの外壁面には、駆動装置３との連結部２２が形成され、側壁２５ｃの外壁面略中央には、製氷皿２を枠体４に回動可能に支持する軸部である支持軸２３が、側壁２５ｃの外壁面の側壁２５ｄ側には、その回動軌跡上で枠体４と当接し、回動が抑止されることにより製氷皿２の回動に捻りを加える突起部である回動規制部２４が形成されている。

製氷皿２の側壁２５ａ、２５ｂ、２５ｄには、側壁２５ａ側から１個目と２個目のセル２１をコの字型に囲むように、上方へ延出する水はね防止部２６が形成されている。また、製氷皿２の側壁２５ｄ側端部には、連結部２２から、連結部２２から２個目のセル２１の略中心までの範囲において、下方へ延出するリブ２７が形成されている。つまり、リブ２７は、連結部２２から１個目のセル２１と２個目のセル２１との間で連続して構成されている。尚、かかるリブ２７は側壁２５ｂ側には形成されていない。

セル２１には、長手方向に隣接するセル２１との間に水路２１１が形成されており、さらに製氷皿２の長手方向両端のセル２１には、短手方向に隣接するセル２１との間にも水路２１２が形成されている。尚、図３に示されるように、長手方向の水路２１１は、セル２１の中心よりも、製氷皿２の回動中心である回動軸側にずれた位置に形成されている。かかる回動軸は連結部２２と支持軸２３とを繋ぐように製氷皿２の長手方向に延びている。

図４は、製氷皿２の背面図である。製氷皿２のセル２１のうち、側壁２５ｄ側のセル列の、側壁２５ａ側から１個目のセル２１と２個目のセル２１との間の外面周縁部には、他のセル２１の外面周縁部のフィレットよりも大きなフィレット２８が形成されている。また、図５は、図４の製氷皿２のＡ−Ａ断面図である。図５に示されるように、リブ２７は隣接するセル２１の外側面と、その一部において連結している。リブ２７を隣接するセル２１の外側面に近づけたことにより製氷皿２が小型化され、さらに、リブ２７が隣接するセル２１の外側面とその一部において連結していることにより、製氷皿２を成形する金型からリブ２７とセル２１の外側面との間の僅かな隙間を成形する薄板を減らすことができ、金型強度の無用な低下が回避されている。

製氷皿２が取り付けられる駆動装置３は、図６に示すように、直方体状に成形されたケース３１内に、駆動源となる図示しないモータと、モータの回転力を伝達する図示しない回転伝達機構と、回転伝達機構によりモータの回転力が伝達される図示しないカム歯車とを備えている。回転伝達機構は、図示しないウォームギアおよび歯車輪列よりなり、モータに連結されたウォームギアを介してモータの回転力が歯車輪列に伝達されるようになっている。

駆動装置３内のカム歯車には、製氷皿２の連結部２２が連結され製氷皿２にモータの回転力を伝達する出力軸３２が一体成形されており、出力軸３２は、ケース３１の正面３１ａに設けられた孔からケース３１の外方に突出している。出力軸３２は、回転伝達機構を介してカム歯車に伝達されたモータの回転力により回転可能になっている。出力軸３２は、製氷皿２の氷を離氷させる場合には、時計回り（右回り、矢印Ｒ方向）に回転し、離氷のために回転した製氷皿２を元の位置に戻す場合には、反時計回り（左回り、矢印Ｌ方向）に回転するようになっている。

また、駆動装置３のケース３１内には、このカム歯車に操作される検氷機構が備えられている。検氷機構は、カム歯車の面に形成された図示しない環状凹部の回転中心側のカム面に沿って動作する図示しない検氷軸用レバーと、この検氷軸用レバーの動きを検氷部材５に伝達する検氷軸３３と、検氷軸３３を揺動させるための力を与える図示しないコイルバネとを備えており、検氷軸３３は、ケース３１の一方側の側面３１ｂに設けられた孔からケース３１の外方に突出している。検氷軸３３は、カム歯車の回転に伴って回転する。検氷軸３３は、検氷が行なわれる際には反時計回り（左回り、矢印Ｌ方向）に回転し、元の位置に戻る際には時計回り（右回り、矢印Ｒ方向）に回転する。

出力軸３２が突設されるケース３１の正面３１ａには、駆動装置３を枠体４に取り付けるための駆動装置３側取付部となる２つの爪片３４ａ、３４ｂが出力軸３２の突設方向に向かって突出形成されている。爪片３４ａ、３４ｂは、枠体４に取り付けられる駆動装置３の上側に設けられている。

図７は、枠体４の背面斜視図である。図７に示すように、駆動装置３が取り付けられる枠体４は四方を側壁により矩形状に囲まれ、上面と下面とが開口した構造をしている。長手方向の一方端側の側壁４１ａには、製氷皿２の支持軸２３を挿通して製氷皿２を軸支するための挿通孔４２が形成されている。この挿通孔４２は、製氷皿２の支持軸２３の外径よりもやや大きめの内径を有しており、製氷皿２の支持軸２３は、挿通孔４２に遊嵌されるようになっている。また、この側壁４１ａには、製氷皿２の回動規制部２４が製氷皿２の回動に伴って当接する当接部４３が、側壁４１ａから枠体４の内側方向に向かって突設されている。

枠体４の長手方向の他方端には天板４４が設けられ、この天板４４に駆動装置３が取り付けられる。天板４４には、駆動装置３の大きさに合わせて、駆動装置３を取り付けるための枠体４側取付部となる、駆動装置３の爪片３４ａ、３４ｂが挿入可能な爪挿入部４５ａ、４５ｂと、枠体４に取り付けられた駆動装置３が動かないように抑えるための抑え部４６とが形成されている。

次に、製氷装置１の動作について説明する。尚、本実施形態における製氷装置１は、図示しない冷凍庫のドア側に回動規制部２４が、奥側に駆動装置３が配置されている。

まず、製氷皿２で製氷が行なわれる。具体的には、セル２１の開口が上方を向くように水平に配置された製氷皿２に、図示しない給水タンクの水が給水パイプを通じて製氷皿２のセル２１に充填さる。給水は側壁２５ａ側のセル２１に対して行われるが、製氷皿２に形成された水はね防止部２６により、給水時の飛沫が図示しない貯氷容器や他部材に付着することが防止されている。側壁２５ａ側のセル２１に給水された水は、水路２１１および２１２を通って全てのセル２１に均等に配分される。その後、製氷皿２の上方に設置された図示しない冷却部により、製氷皿２内に充填された水が冷却される。製氷が完了したか否かは、製氷皿２の背面に取り付けられたサーミスタ７により、製氷皿２の温度が所定温度以下となったか否かで判断される。

製氷が完了すると、検氷部材５により、製氷皿２の下方に設置された図示しない貯氷容器内の氷量の検出が行なわれる。具体的には、駆動装置３の検氷軸３３の回転駆動により、検氷部材５が下降する。検氷部材５が所定位置まで下降する場合には、貯氷容器内が満氷でないと判断される。一方、所定位置まで下降する前に、検氷部材５が貯氷容器内の氷に接触する場合には、貯氷容器内が満氷であると判断される。

貯氷容器内が満氷の場合には、所定時間待機した後、再度、検氷部材５により貯氷容器内の氷量の検出が行なわれる。検氷部材５による氷量の検出動作は、貯氷容器内が満氷でないと判断されるまで、所定時間の待機を挿んで繰返し行なわれる。

貯氷容器内が満氷でない（貯氷容器内の氷が不足している）場合には、製氷皿２の離氷が行なわれる。具体的には、駆動装置３の出力軸３２の回転駆動により出力軸３２に連結された製氷皿２が回動軸を中心に回転する。水平に配置された最初の位置より９０°以上の所定の回転角（例えば１２０°）まで製氷皿２が回転したときに、製氷皿２の回動規制部２４が枠体４の当接部４３に当接する。この状態で、製氷皿２がさらに回転しようとしても回転は妨げられ、製氷皿２の回動軸を中心として製氷皿２には捻りが加えられ、変形する。これにより、製氷皿２内の氷が製氷皿２から剥離し、製氷皿２の下方に設置された図示しない貯氷容器内に落下する。

捻られた製氷皿２には捻り応力が生じる。本実施形態においては、かかる捻り応力は、製氷皿２が駆動装置３と連結されている側の、回動軸を境に回動規制部２４が形成されている側、つまり側壁２５ａと側壁２５ｄとの接合部近傍に特に集中しやすく、具体的には側壁２５ｄ側のセル列の、側壁２５ａ側から１個目のセル２１と２個目のセル２１との間に割れ等が発生しやすい。

製氷皿２の側壁２５ｄ側端部には、連結部２２から２個目のセル２１の略中心までの範囲において、下方へ延出するリブ２７が形成されている。リブ２７により、製氷皿２の捻り応力が集中する部位に、捻り力がかかる方向に沿って剛性が補強されるため、小さなリブであっても効率的に製氷皿２の強度が高められている。また、リブ２７は樹脂成形により製氷皿２と一体的に形成されていることから、リブ２７による剛性の向上効果は最大化されている。

また、製氷皿２のセル２１のうち、側壁２５ｄ側のセル列の、側壁２５ａ側から１個目のセル２１の外面周縁部のフィレット２８は、他のセル２１の外面周縁部のフィレットよりも大きなフィレットが形成されており、捻り変形により破損しやすいセル曲面部に生じる応力が分散され、製氷皿２の強度がさらに高められている。

また、製氷皿２の長手方向に延びる水路２１１は、セル２１の中心よりも回動軸側にずれた位置に形成されており、かかる水路２１１によっても、セル２１に生じる捻り応力が分散され、リブ２７およびフィレット２８とあいまって、製氷皿２の強度がさらに高められている。

リブ２７およびフィレット２８が製氷皿２の応力集中部をピンポイントで補強し、製氷皿２の応力バランスが均等化されていることにより、製氷皿２のその他の部分は薄く成形されている。よって、製氷皿２の強度を高めても、離氷に要するトルクを抑えることができ、製氷皿２の強度および離氷性の両立が図られている。

製氷皿２内の氷が製氷皿２から離氷されたか否かは、例えば、製氷皿２の回動規制部２４が枠体４の当接部４３に当接する回転角よりも大きい所定の回転角（例えば１６０°）まで製氷皿２が回転したことにより判断される。製氷皿２が所定の回転角まで回転したか否かは、例えば駆動装置３内のカム歯車で検知される。

製氷皿２内の氷が製氷皿２から離氷されたと判断される所定の回転角（例えば１６０°）まで製氷皿２が回転したことが検知された後は、製氷皿２は反転され、最初の水平位置に戻される。その後、再び、図示しない給水タンクから製氷皿２のセル２１に水が充填され、製氷が行なわれる。尚、製氷皿２が反転される前に、製氷皿２から離氷されたと判断される所定の回転角で製氷皿２を所定の時間静止するようにしても良い。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら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で種々の改変が可能である。例えば、上記実施の形態では補強部としてのリブ２７とフィレット２８を製氷皿２と一体形成で構成したが、補強部を製氷皿２と別体で構成して製氷皿２に取り付けても良い。

１ 製氷装置
２ 製氷皿
２１ セル
２１１ 水路
２１２ 水路
２２ 連結部
２３ 支持軸
２４ 回動規制部
２５ａ〜ｄ 側壁
２６ 水はね防止部
２７ リブ
２８ フィレット
３ 駆動装置
３１ ケース
３１ａ 正面
３１ｂ 側面
３３ 検氷軸
３４ａ、ｂ 爪片
４ 枠体
４１ａ 側壁
４２ 挿通孔
４３ 当接部
４４ 天板
４５ａ、ｂ 爪挿入部
４６ 抑え部
５ 検氷部材
７ サーミスタ

Claims (9)

1. 製氷皿を反転し捻ることにより離氷を行なう製氷装置であって、
   前記製氷皿の回動軸方向の一端には、前記製氷皿を回動させる駆動装置との連結部が形成され、前記回動軸方向の他端の一方の回動先端部側には、前記製氷装置の他部材と当接して回動が抑止されることにより前記製氷皿の回動に捻りを加える回動規制部が形成され、
   前記製氷皿の前記一端側には、前記一端側の剛性が前記他端側の剛性よりも高くなるように補強部が設けられることを特徴とする製氷装置。
2. 前記製氷皿の回動軸を境に前記回動規制部が形成された側において、前記製氷皿の前記一端側には、前記一端側の剛性が前記他端側の剛性よりも高くなるように補強部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の製氷装置。
3. 前記製氷皿は回動軸方向に少なくとも３個のセルを有し、
   前記製氷皿の前記一端側から１個目のセルと２個目のセルとの間における、前記補強部を含む前記製氷皿の断面積が、前記製氷皿の前記他端側から１個目のセルと２個目のセルとの間における前記製氷皿の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の製氷装置。
4. 前記補強部には、
   前記製氷皿の前記一端側の、
   前記製氷皿の前記回動軸方向に直交する方向の端部である回動先端部と前記回動先端部側から１個目のセルの前記回動先端部側端部との間に設けられ、
   隣り合う前記セルと前記セルの間に連続して、
   前記セルの開口端から前記セルの開口面とは反対側に延出するリブが含まれることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製氷装置。
5. 前記リブは隣接する前記セルの外側面と連結していることを特徴とする、請求項４に記載の製氷装置。
6. 前記製氷皿は回動軸方向および回動軸方向と対向する方向に複数のセルを有し、
   前記製氷皿には前記セルを回動軸方向に連通する水路が形成され、
   前記水路は前記セルの中心よりも前記製氷皿の回動軸側に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の製氷装置。
7. 前記補強部には、前記製氷皿の前記一端側から１個目のセルの外面周縁部に形成された、前記製氷皿の前記他端側から１個目のセルの外面周縁部のフィレットよりも大きなフィレットが含まれることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の製氷装置。
8. 前記製氷皿の前記一端側および前記一端側の回動先端部には、セルの開口面側に延出する水はね防止部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の製氷装置。
9. 前記製氷皿および補強部は樹脂成形で一体的に形成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の製氷装置。
   
   

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