上記問題に鑑みて、本発明は、貯氷容器内の氷の過不足を検出する機能を備え、従来の構成より小型化に適した構造の製氷装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明にかかる製氷装置は、駆動源と、製氷位置と離氷位置との間を移動可能に設けられた製氷皿と、この製氷皿から離氷した氷を貯める貯氷容器と、この貯氷容器内の氷に接触して貯氷容器内の氷量の過不足を検知する検氷部材と、前記駆動源の動力が入力され、当該動力を前記製氷皿または前記検氷部材に出力する差動歯車機構と、前記製氷皿の移動を検出する検出手段と、を備え、前記製氷皿が前記製氷位置に位置する状態で前記駆動源を一方に駆動させると前記製氷位置から前記離氷位置への前記製氷皿の移動を妨げる方向に前記製氷皿に作用する抵抗力によりその動力が前記差動歯車機構を介して前記検氷部材に伝達されて前記検氷部材が前記貯氷容器内に進入し、この検氷部材が前記貯氷容器内の氷または氷が不足していると判断される位置よりも下方に設けられた検氷部材ストッパに接触することにより、前記差動歯車機構の出力が切り替わり前記駆動源の動力が前記製氷皿に伝達され、この製氷皿が前記離氷位置に向けて移動し、前記製氷皿が前記製氷位置に位置する状態で前記駆動源が一方へ駆動し始めてから、前記検氷部材が前記貯氷容器内の氷または前記検氷部材ストッパに接触することにより前記差動歯車機構の出力が切り替わって前記製氷皿が前記離氷位置に向けて移動したことを前記検出手段が検出するまでの前記駆動源の一方への駆動量により、前記貯氷容器内の氷量を判断することを要旨とするものである。
上記本発明によれば、差動歯車機構によって一つの駆動源により検氷部材および製氷皿の両方を駆動させることができるとともに製氷皿の移動によって貯氷容器内の氷量を判断することができるため、従来よりも装置が小型になる。具体的には、貯氷容器内の氷の過不足を検出するための検氷部材が、氷または検氷部材ストッパに接触することで移動が阻止される構成を、差動歯車機構の出力の切替(検氷部材から製氷皿への出力対象の切替)に巧みに利用した点で優れるものである。
また、前記検出手段は、弾性を有する接点部材の接触・非接触状態が切り替わることにより前記製氷皿が製氷位置から離氷位置側に移動したことを検出するスイッチを備え、前記検氷部材が前記貯氷容器内の氷または前記検氷部材ストッパに接触していない状態において前記駆動源の動力が前記差動歯車機構を介して前記検氷部材に出力されるようにするために、前記製氷位置から前記離氷位置への前記製氷皿の移動を妨げる方向に作用する前記抵抗力の少なくとも一部は、前記製氷皿に作用する前記接点部材を弾性変形させる力であるとよい。
上記構成は、製氷皿が製氷位置に位置することを検出するための接点部材を、検氷部材の移動が阻止されてはじめて製氷皿を移動させるように差動歯車機構を機能させるための負荷(抵抗)としても巧みに利用したものである。
また、前記製氷皿は前記製氷位置と前期離氷位置との間を回転移動し、前記検出手段は、前記製氷皿と一体に回転するカム部と該カム部の周方向外側に位置する前記スイッチで構成されていればよい。
このような構成とすれば、製氷皿が回転する軸線中心方向のサイズを増大させずに検出手段を設けることができる。
さらに、前記カム部は、周方向外側に設けられた窪みと、該窪みよりも大径の大径部分と、前記窪みと前記大径部分との間の段差を備え、前記スイッチは、前記カム部の大径部分との接触で周方向外側に弾性変形する可動接点部材を備え、前記抵抗力の少なくとも一部は、前記製氷皿に作用する前記可動接点部材が前記段差を乗り越える力であるとよい。
このような構成とすれば、可動接点部材が段差を乗り越える状態以外では可動接点部材が変形しない構成とすることが可能になり、この状態での製氷皿の移動を妨げる方向に作用する抵抗力を低減できる。
また、前記製氷皿が前記離氷位置に位置する状態で前記駆動源を他方に駆動させるとその動力が前記差動歯車機構を介して前記検氷部材に伝達されて前記検氷部材が前記貯氷容器内の氷または前記検氷部材ストッパから離れてその移動が阻止される位置まで移動することにより、前記差動歯車機構の出力が切り替わり前記駆動源の動力が前記製氷皿に伝達され、この製氷皿が前記製氷位置に向けて移動するように構成されていればよい。
このような構成とすれば、離氷後に製氷皿を製氷位置に戻そうとする際にも、検氷部材が先に動作するため、製氷皿が製氷位置に戻ったことの検出によって検氷部材の復帰(原位置に戻ったこと)が確認できる。
さらに、前記製氷皿が前記離氷位置に位置する状態で前記駆動源を他方に駆動したときに前記差動歯車機構によって前記駆動源の動力が前記検氷部材駆動部材を通じて前記検氷部材に伝達されるようにするために、前記離氷位置からの移動を妨げる前記製氷皿に作用する抵抗力の少なくとも一部は、前記製氷皿に作用する前記接点部材を弾性変形させる力であるとよい。
上記構成は、製氷皿が離氷位置に位置することを検出するための接点部材を、検氷部材の移動が阻止されてはじめて製氷皿を移動させるように差動歯車機構を機能させるための負荷(抵抗)としても巧みに利用したものである。
さらに、前記可動接点部材は前記カム面の接線方向に延びるように構成されていればよい。
このような構成とすれば、弾性変形させる力が大きな可動接点部材を用いた場合でも、製氷皿が回転する軸線中心方向のサイズを増大させずに検出手段を設けることができる。
また、前記製氷皿が前記製氷位置に位置する状態で前記駆動源が一方へ駆動し始めてから、前記検氷部材が前記貯氷容器内の氷または前記検氷部材ストッパに接触することにより前記差動歯車機構の出力が切り替わって前記製氷皿が前記離氷位置に向けて移動し始めるまでの前記駆動源の一方への駆動量により、前記貯氷容器内の氷量を判断するように構成すればよい。
このような構成とすれば、貯氷容器内の氷量(過不足)を判断するために別の検知部材を用いる必要がない。
また、前記製氷皿が前記製氷位置に位置する状態から前記離氷位置に位置する状態までの前記駆動源の一方への駆動量よりも、前記製氷皿が前記離氷位置に位置する状態から前記製氷位置に位置する状態までの前記駆動源の他方への駆動量が小さい場合には、前記検氷部材が原位置に戻っていないと判断するように構成すればよい。
このような構成とすれば、検氷部材が原位置に戻っているか否かを検知するために、別の検知部材を用いる必要がない。
また、前記製氷位置に位置する製氷皿の前記離氷位置方向の反対方向への移動を阻止する製氷皿ストッパをさらに備え、前記検氷部材が原位置に戻っていないと判断された場合には、前記製氷皿が前記製氷皿ストッパに接触した状態からさらに前記駆動源を他方へ駆動させるように構成すればよい。
上記のような製氷皿ストッパを設けておけば、検氷部材が原位置に戻っていないと判断された場合に、さらに駆動源を他方へ駆動させることにより、駆動源の動力は全て検氷部材に出力されることになる。つまり、検氷部材が貯氷容器内の氷に引っ掛かる等して先に製氷皿が原位置に戻ってしまった場合であっても、製氷皿が原位置に戻った後は、駆動源の動力の全てが検氷部材に伝わるから、氷の抵抗等に抗して検氷レバーを原位置に復帰させることができる。
また、前記検氷部材は、ある軸を中心にして回転可能に構成されるとともに、前記貯氷容器内の不足状態にある氷または前記検氷部材ストッパに接触している状態において、前記製氷皿から落下する氷が、原位置に向かう回転方向とは逆側に導かれるように前記製氷皿側の面が傾斜していればよい。
このように構成すれば、製氷皿から落下した氷が、検氷部材が原位置に向かう方向とは反対方向に導かれるので、検氷部材を原位置に戻そうとする際に検氷部材が氷に引っ掛かってしまう(氷に埋まってしまう)ことを低減できる。
また、前記駆動源および前記差動歯車機構が収容されるケースをさらに備え、前記検氷部材は、前記ケースの外側に設けられた検氷部材取付部に回転可能に取り付けられるとともに、前記氷に接触する氷接触部と前記検氷部材取付部の回転を前記氷接触部に伝達する接続部を備え、前記接続部および検氷部材取付部は、前記検氷部材の回転軸線方向における前記ケースの最も外側の面よりも内側に位置するように設けられていればよい。
このような構成によれば、検氷部材を含めた装置全体がコンパクトになり、冷蔵庫等への配置の自由度が向上する。
また、前記検氷部材は、ある軸を中心にして回転可能に構成されるとともに、前記貯氷容器内に進入するときにおいて前記貯氷容器内の氷または前記検氷部材ストッパに近い一方の面が、その反対側の他方の面よりも大きく形成されていればよい。
このように先に氷または検氷部材ストッパに接触する一方の面を他方の面より大きくすれば、検氷部材が氷に接触したとき、氷接触部が氷の間に入り込んでしまうことを防止することができる。つまり、氷接触部が氷に接触した時点でそれ以上検氷部材が移動(回転)しないようにすることができるため、差動歯車機構による出力の切替がスムーズなものとなる。
またこの場合、前記検氷部材は、前記検氷部材ストッパに近い一方の面に前記氷より小さな凹部が設けられる構成であればよい。
このような構成とすれば、検氷部材の重量の増加を抑制しつつ、一方の面を他方の面よりも大きくすることができる。
さらに、前記一方の面は、前記他方の面側から分岐した第一の部分の端面と第二の部分の端面とを含み、前記凹部は第一の部分の端面と第二の部分の端面の間に設けられる構成であればよい。
このような構成とすれば、検氷部材を原位置に戻す動作で、氷が凹部に引っかかることを低減できるため、検氷部材を原位置に戻す(上昇させる)際の抵抗が小さい。
前記検氷部材は、ある軸を中心にして回転可能に構成されるとともに、当該回転中心軸から最も離れた面は、外側に膨らむ円弧状であればよい。
このような構成とすれば、検氷部材が氷で覆われた状態となった場合であっても、検氷部材を原位置に戻す(上昇させる)際の抵抗が小さい。
本発明にかかる製氷装置は、差動歯車機構によって一つの駆動源により検氷部材および製氷皿の両方を駆動させることができるものであるため、従来よりも装置が小型になる。
本発明の実施形態について詳細に説明する。図1および図2に全体を示す本発明の一実施形態にかかる製氷装置1は、駆動源10、製氷皿20、貯氷容器30、検氷部材、および差動歯車機構50を備える。以下、各構成について説明する。
(製氷装置の構成)
駆動源10として、本実施形態ではステッピングモータを用いている。図3に示すように、この駆動源10の動力は、差動歯車機構50を構成する歯車列を介して、検氷部材40または製氷皿20に出力される。本実施形態の歯車列の構成は次の通りである。駆動源であるステッピングモータの出力軸と一体的に回転するモータ歯車11には、一番車12の大径歯部121が噛み合っている。この一番車12の小径歯部122には、二番車13の大径歯部131が噛み合っている。二番車13の小径歯部132は、三つの遊星歯車14に噛み合っている。この三つの遊星歯車14は、検氷部材側出力車15が有する内歯151に噛み合っている。検氷部材側出力車15が有する外歯152は、検氷部材支持体16が有する歯車161に噛み合っている。一方、三つの遊星歯車14は、製氷皿側出力車17と一体的に構成された遊星歯車支持軸171に回転自在に支持されている。なお、これら遊星歯車14は、抜け止めプレート172によって遊星歯車支持軸171からの脱落が防止されている。製氷皿側出力車17が有する外歯173は、製氷皿支持体18が有する歯車181に噛み合っている。
上記歯車列において、小径歯部132(太陽歯車)を有する二番車13、それに噛み合う三つの遊星歯車14、これらに噛合する内歯151(リング歯車)を有する検氷部材側出力車15、および三つの遊星歯車14を支持する製氷皿側出力車17は、差動歯車機構50を構築する。つまり、後述の動作説明にて説明するように、二番車13まで伝達(入力)された駆動源10の動力は、出力側の負荷の程度に応じて、検氷部材側出力車15または製氷皿側出力車17に出力されることとなる。
図4に示す製氷皿20は、水を貯めることのできる複数の区画された空間21を有する弾性変形可能な部材である。製氷皿20の長手方向における一方側の端部(側面)には、製氷皿支持体18の製氷皿取付部182が挿入可能な係合凹部23が形成されている。製氷皿取付部182は、軸方向に沿う二つの平面が形成された(このような平面が形成されるように切り欠かれた)軸(円柱)状の部分である。製氷皿20の係合凹部23の断面形状は、製氷皿取付部182の断面形状と略同じに形成されている。このような形状の製氷皿取付部182が係合凹部23に挿入された状態にあるため、製氷皿支持体18が回転すると、そのまま製氷皿20も一体となって回転する。製氷皿20は、長手方向に沿う軸(駆動源10であるステッピングモータの回転軸と平行な軸)を中心として回転する。
この製氷皿支持体18には、製氷皿取付部182と歯車181との間に周方向外側を向いたカム部183が形成されている。カム部183には、回転中心からの径が等しい大径部分1833と、大径部分1833より相対的に径方向に小さい二箇所の窪み(第一の窪み1831および第二の窪み1832)が形成されている。図5に示すように、このカム部183には、接点部材の一方である可動接点部材62が、カム部183を周方向外側から付勢しながら接触している。この可動接点部材62の内側(カム部183側)には、二つの接点部材の他方である固定接点部材61が設けられ、可動接点部材62と固定接点部材61は弾性を有する金属板をプレス加工することで形成され、有接点スイッチを構成する。この有接点スイッチとカム部183で製氷皿の移動を検出する検出手段を構成する。可動接点部材62の略「V」字状に形成されたカム摺接部の先端がカム部183の大径部分1833(窪み1831,1832以外の部分)に接触しているときには可動接点部材62は外側に弾性変形し、可動接点部材62と固定接点部材61とが非接触の状態となる。一方、可動接点部材62の略「V」字状に形成されたカム摺接部の先端が窪み1831,1832の内側に入り込んでいるときには可動接点部材62の弾性変形量が小さくなり(または弾性変形せず)、可動接点部材62と固定接点部材61は接触した状態となる。これら接点部材は図示されない制御手段(製氷装置1または製氷装置1が搭載される冷蔵庫の制御手段)に接続されている。この制御手段は、可動接点部材62と固定接点部材61が接触している状態(以下単にON(状態)ということもある)にあるか非接触の状態(以下単にOFF(状態)ということもある)にあるかが判別可能である。
貯氷容器30は、製氷皿20の下(重力方向を上下方向とする。以下同じ)に設置された、製氷皿20側(上方)が開口した箱である。後述の動作説明で述べるように、貯氷容器30内に所定量以上の氷が貯められていない(不足している)と判断されたときには、製氷皿20内で作成された氷がこの貯氷容器30内に落下する。貯氷容器30内に所定量以上の氷が存在するか否かは、貯氷容器30内に存在する氷の高さ(後述するように厳密には検氷部材40が接触した位置における氷の高さ)によって決まる。つまり、貯氷容器30内に存在する氷の高さがある高さ以上であれば氷の量は十分であるとされ、ある高さ未満であれば氷の量が不足していると判断される。本実施形態では、当該「高さ」よりも低い位置に、検氷部材ストッパ31が形成されている。
図6に示す検氷部材40は、貯氷容器30内に貯められている氷の過不足を判別するための部材である。この検氷部材40は、水平方向(製氷皿20の長手方向)に延びる氷接触部42と、この氷接触部42に略直交する接続部41とを有する。接続部41の端部には貫通孔411が形成されており、この貫通孔411に検氷部材支持体16における検氷部材取付部162が挿入されることにより、検氷部材支持体16と検氷部材40が接続されている。本実施形態では、検氷部材取付部162がいわゆるスナップフィットによって貫通孔411に挿入されることにより、両部材が接続されている。検氷部材支持体16が回転すると、接続部41に形成された貫通孔411の中心を回転中心として検氷部材40も回転する。具体的には、当該回転中心軸に沿って見たときに、氷接触部42が当該回転中心軸を中心とする円を描くように移動する。また、貫通孔411の回転中心軸は、製氷皿20の回転中心軸と平行で水平方向に延びる。このため、氷接触部42は常に水平方向に延びている。検氷部材40が一方に回転したとき、少なくとも氷接触部42が貯氷容器30内に進入する。この氷接触部42の具体的な形状については後述する。
(製氷装置の動作)
1)検氷動作
上記構成を備える製氷装置1の動作について図7のフローチャートを参照しつつ説明する。図示されない温度センサ等により、製氷皿20内の水が凍ったことを確認した(S1)制御手段は、まず貯氷容器30内に貯められている氷の過不足を検知する。製氷時には、製氷皿20は製氷位置(空間21の開口が上に向いた状態)に位置し、検氷部材40は貯氷容器30の外である原位置に位置する。製氷皿20が製氷位置に位置しているとき、可動接点部材62の略「V」字状の先端部はカム部183の第一の窪み1831の内側に入り込む。制御手段は、可動接点部材62と固定接点部材61がON状態にあることを確認する。
この状態から駆動源10であるステッピングモータを一方側に回転させる(正転させる)と(S2)、その動力は一番車12を介して二番車13まで伝達される。つまり、駆動源10の動力が差動歯車機構50に入力される。製氷皿20が製氷位置に位置し、検氷部材40が原位置に位置するとき(可動接点部材62のカム摺接部の先端が、第一の窪み1831と大径部分1833との間の段差を乗り越えようとしているとき)には、製氷皿20に対し製氷皿20を離氷位置(空間21の開口が下に向いた状態)に向けて回転させようとすることを妨げる抵抗力が作用する一方、検氷部材40に対しては検氷部材40を貯氷容器30内に進入する方向に回転させようとすることを妨げる抵抗力がほとんど作用しないように設定されている。そのため、差動歯車機構50まで伝達された駆動源10の動力は、その抵抗力が極めて小さい検氷部材40側に出力される。つまり、二番車13が回転することによってこれに噛み合う各遊星歯車14は自転し、これにより内歯151を有する検氷部材側出力車15が回転する。
検氷部材側出力車15が回転するとその外歯152に噛み合う歯車161を有する検氷部材支持体16が回転する(S3)。検氷部材支持体16が回転すると検氷部材支持体16に接続された検氷部材40が回転する。具体的には、氷接触部42が貯氷容器30に近づく方向に回転し始め、やがて氷接触部42が貯氷容器30内に進入する。
貯氷容器30内に進入した検氷部材40の氷接触部42は、貯氷容器30内を徐々に下降していき、氷または検氷部材ストッパ31に接触してその移動が妨げられる位置まで移動する(S4)。氷が十分に貯められている(所定量以上存在する)場合には、氷接触部42がある高さ以上の位置に存在する氷に接触する(図8(a)参照)。一方、氷が不足している場合には、氷接触部42がある高さ未満の位置に存在する氷(図8(b)参照)または当該ある高さ未満であって氷接触部42の移動軌跡と重なる位置に設けられる検氷部材ストッパ31に接触する(図8(c)参照)。このように、氷が十分に貯められている場合、不足している場合のいずれにおいても、氷接触部42が貯氷容器30内の氷または貯氷容器30に設けられた検氷部材ストッパ31に接触するまで検氷部材40が移動する。
検氷部材40のそれ以上の移動が妨げられると、差動歯車機構50の出力が切り替わり、駆動源10の動力は製氷皿20側に伝達される。つまり、二番車13が回転することによってこれに噛み合う各遊星歯車14は公転し、これにより遊星歯車支持軸171を有する製氷皿側出力車17が回転する。
製氷皿側出力車17が回転するとその外歯173に噛み合う歯車182を有する製氷皿支持体18が回転する。製氷皿支持体18が回転すると製氷皿支持体18に接続された製氷皿20が回転する。製氷皿支持体18にはカム部183が形成されているため、製氷皿支持体18が回転すると可動接点部材62の略「V」字状の先端部はカム部183の第一の窪み1831の内側に入り込んだ状態から大径部分1833に接触した状態に移行する。これにより可動接点部材62が弾性変形し固定接点部材61と非接触の状態となる。つまり、制御手段は可動接点部材62と固定接点部材61がON状態からOFF状態になったことをもって製氷皿20が製氷位置から移動したことを検出する(S5)。
ここで、上述した、検氷部材40が原位置に位置するときに、製氷皿20に対し製氷皿20を離氷位置に向けて回転させようとすることを妨げる抵抗力は、その少なくとも一部が可動接点部材62を弾性変形させる力によってもたらされる。つまり、製氷位置に位置する製氷皿20が離氷位置に回転しようとするとき、可動接点部材62が弾性変形して、カム部183の第一の窪み1831の内側に入り込んだ可動接点部材62の略「V」字状の先端部が、その第一の窪み1831と大径部分1833との間の段差を乗り越える必要がある。可動接点部材62の略「V」字状の先端部がこの段差を乗り越えようとすると、可動接点部材62が第一の窪み1831の内側に留まろうとする力(可動接点部材62を弾性変形させる力の反力)、すなわち製氷皿20が離氷位置に向けて回転しようとすることを妨げる力が製氷皿支持体18に作用することになる。このように、本実施形態では、製氷皿20の位置を検出するための接点部材を、駆動源10の動力が差動歯車機構50を介して検氷部材40に出力されるようにするために製氷皿20に作用させる抵抗力をもたらす部材としても利用している。
なお、上記製氷皿20に作用する抵抗力は、可動接点部材62を弾性変形させる力のみであってもよいし、その他の抵抗力が作用する構成であってもよい。その他の抵抗力を作用させる構成としては、摩擦ブレーキ、おもりの固定等が例示できる。具体的には、製氷皿支持体18または製氷皿側出力歯車17とケース70との間にフリクション機構を設け、当該フリクション機構を製氷皿20に作用する摩擦ブレーキとすることができる。
本実施形態では、製氷皿20が製氷位置から移動し始めたこと、すなわち可動接点部材62と固定接点部材61がON状態からOFF状態に切り替わったことに基づき、貯氷容器30内に貯められていた氷の過不足を判断する。つまり、駆動源10が一方に駆動し始めてから、製氷皿20が製氷位置から移動し始めるまでの駆動源10の駆動量に基づき判断する。この「駆動量」としては、ステッピングモータのステップ数や、駆動時間が例示できる。貯氷容器30内の氷が十分であると判断される場合における最低の氷の高さを基準として、氷がその高さである場合に駆動源10が一方に駆動し始めてから、製氷皿20が製氷位置から移動し始めるまでの駆動量が閾値として設定されている。駆動量が当該閾値未満であれば、当該高さ以上の氷が貯氷容器30内に存在しており、その当該高さ以上の氷に検氷部材40の氷接触部42が接触したということになる(図8(a)参照)から、貯氷容器30内の氷の量は十分であると判断される(S6「NO」)。一方、駆動量が当該閾値以上であれば、当該高さ未満の氷しか貯氷容器30内に存在しておらず、その当該高さ未満の氷(図8(b)参照)または当該高さ未満に設定される検氷部材ストッパ31に検氷部材40の氷接触部42が接触したということになる(図8(c)参照)から、貯氷容器30内の氷は不足していると判断される(S6「YES」)。
なお、当該閾値は変更することができる。例えば、季節の変化に伴う氷の需要の変化等に応じて、不足とされる量と十分とされる量の閾を適宜設定することができるようにすればよい。
上記S6において貯氷容器30内の氷の量が十分であると判断されたときには、現時点では製氷皿20内の氷を離氷させる必要がないということであるから、駆動源10を他方へ駆動させ(逆転させ)(S7)、検氷部材40を原位置に、製氷皿20を製氷位置に戻す(S8〜S11)。可動接点部材62と固定接点部材61がOFF状態からON状態に切り替わったのを契機として、製氷皿20が製氷位置に戻ったと判断し駆動源10を停止する(S12)。具体的には、可動接点部材62と固定接点部材61がOFF状態からON状態になってから、駆動源10をさらに所定の駆動量だけ駆動してから停止する。駆動源10を停止してから予め定められた一定時間経過後、再度貯氷容器30内の氷の量を確認する動作が開始される。なお、氷の量が十分であると判断される場合には、駆動量が得られたとき、すなわち製氷皿20が製氷位置から移動し可動接点部材62と固定接点部材61がON状態からOFF状態に切り替わったときには、未だ製氷皿20は90度以上回転していない。そのため、氷の量が十分であると判断されたにも拘わらず、製氷皿20から氷が落下してしまうことはない。
一方、上記S6において貯氷容器30内の氷が不足していると判断されたときには、そのまま駆動源10を一方に駆動させ続ける(S13)。製氷皿20が略180度回転し、空間21の開口が下側に向けられた離氷位置まで移動すると、製氷皿20に設けられた突起22が図示されない枠体(製氷皿20の一方側端部(製氷皿支持体18に支持された側の反対側)を支持する部材)の一部に接触する。このようにして突起22が枠体の一部に接触することにより、製氷皿20が捻られて変形する。これにより、製氷皿20内の氷が貯氷容器30内に落下する(S14)。このとき検氷部材40は、製氷皿20の空間21の開口の下方に位置する。また、本実施形態では、製氷皿20が離氷位置まで移動すると、可動接点部材62の略「V」字状の先端部はカム部183の第二の窪み1832の内側に入り込む。つまり、製氷皿20が捻られて変形する状態では可動接点部材62がカム部183の段差を乗り上げることがないため、製氷皿20の回転を妨げる抵抗力が小さい。このため、製氷皿20を変形させるための駆動源10であるステッピングモータの駆動トルクを低減することができる。制御手段は、OFF状態であった可動接点部材62と固定接点部材61がON状態となったことをもって、製氷皿20が離氷位置まで移動したことを検出する。
製氷皿20が離氷位置まで移動したことを確認した後、駆動源10を他方へ駆動させる(S15)。このとき、製氷皿20に対し製氷皿20を製氷位置に向けて回転させようとすることを妨げる抵抗力が作用する一方、検氷部材40に対しては検氷部材40を原位置に戻す方向に回転させようとすることを妨げる抵抗力がほとんど作用しないように設定されている。そのため、差動歯車機構50まで伝達された駆動源10の動力は、その抵抗力が極めて小さい検氷部材40側に出力される(S16)。つまり、離氷動作終了後も、製氷皿20よりも検氷部材40が先に動作するように設定されている。
このときに製氷皿20に作用する抵抗力の少なくとも一部は、可動接点部材62を弾性変形させる力によってもたらされる。つまり、製氷位置に位置する製氷皿20が離氷位置に回転しようとするとき、カム部183の第二の窪み1832の内側に入り込んだ可動接点部材62の略「V」字状の先端部が、その第二の窪み1832と大径部分1833との間の段差を乗り越える必要がある。可動接点部材62の略「V」字状の先端部がこの段差を乗り越えようとすると、可動接点部材62が弾性変形し第二の窪み1832の内側に留まろうとする力、すなわち製氷皿20が製氷位置に向けて回転しようとすることを妨げる力が製氷皿支持体18に作用することになる。このように、本実施形態では、検氷を開始する前および離氷後のそれぞれの場合において、製氷皿20より先に検氷部材40を動作させるための抵抗力の少なくとも一部を、製氷皿20の位置を検出するための接点部材を弾性変形させる力(カム部183に形成された段差を乗り越えようとする際に生ずる抵抗)より得ている。
なお、上記製氷皿20に作用する抵抗力が、上述した摩擦ブレーキやおもりによってももたらされるものである場合、これらの部材による抵抗力も製氷皿20に作用することになる。
検氷部材40が原位置に戻ると(S17)、検氷部材40の接続部41が、駆動源10や各歯車が収容されたケース70に接触する。本実施形態では、ケース70に段差が形成されており、検氷部材40の回転軸方向において一段低くなった部分に、原位置に位置する検氷部材40の接続部41が位置するように構成されている。具体的には、当該一段低くなった部分から外側に向かって検氷部材支持体16の検氷部材取付部162が突出しており、その突出した部分に検氷部材40の接続部41が接続されている。検氷部材40(接続部41)およびそれを支持する検氷部材支持部(検氷部材取付部162)は、検氷部材40の回転軸方向におけるケース70の最も外側の面よりも内側に位置するように設けられている(図9参照)。換言すれば、上記段差の大きさは、検氷部材40の接続部41の厚みより大きくなるように設定されている。このようにすることで、装置全体がよりコンパクトなものとなる。駆動源10が他方に駆動されて検氷部材40が原位置に戻ると、その検氷部材40の移動は、上記ケース70の段差に接続部41が接触することによって妨げられる。このようにして検氷部材40の移動が停止されると、差動歯車機構50の出力が切り替わり、駆動源10の動力は製氷皿20側に出力される。このように、本実施形態では、ケース70に段差を設け、その段差によって低くなった部分に検氷部材40の少なくとも一部を位置させることで、装置全体をコンパクトにしつつ、その段差を原位置に戻った検氷部材40のストッパ(差動歯車機構50の出力の切替要素)としても利用している。
差動歯車機構50の出力が切り替わることにより、製氷皿20は製氷位置の方向に回転し始め(S18)、製氷皿20は製氷位置に戻る(S19)。可動接点部材62の略「V」字状の先端部は、カム部183の第二の窪み1832の内側に入り込んだ状態から、大径部分1833に接触した状態を経て、第一の窪み1831の内側に入り込んだ状態となる。つまり、ON状態であった接点部材が、OFF状態を経て、再びON状態となる。制御手段は、両接点部材が再度接触状態となったことをもって、製氷皿20が製氷位置に戻ったと判断する(S19)。製氷皿20が製氷位置に戻ったことが確認された後、駆動源10を停止する(S20)。駆動源10が停止した後、空になった製氷皿20への給水が行われ、製氷が完了するまで待機する。
製氷皿20への給水が行われ製氷が完了するまでの間は、製氷皿20の空間21内に水が存在している。空間21内の水から発生した水蒸気がケース70の内部に入り込んで可動接点部材62や固定接点部材61に霜が付着するおそれがある。本実施形態では、製氷皿20への給水が行われ製氷が完了するまでの間は、可動接点部材62と固定接点部材61が接触しているため、可動接点部材62や固定接点部材61に付着した霜によって可動接点部材62と固定接点部材61の導通が妨げられることを防止できる。
このように、離氷動作後においては、基本的には、検氷部材40を先に原位置に移動させ、その後製氷皿20を製氷位置に移動させることになる。しかし、検氷部材40が貯氷容器30内の氷に引っ掛かるなどし、それが抵抗となって(その抵抗力が製氷皿20に作用する抵抗力よりも大きく)先に製氷皿20が移動してしまうことがある。本実施形態では、製氷皿20が製氷位置から離氷位置まで移動したときの駆動源10の駆動量(上述)と、離氷後に離氷位置から製氷位置まで移動したときの駆動源10の駆動量(すなわち離氷前後におけるON状態であった接点部材がOFF状態を経て再びON状態となる間の駆動量)を比較し、離氷後に離氷位置から製氷位置まで移動したときの駆動源10の駆動量の方が小さい場合には、検氷部材40よりも先に製氷皿20が移動してしまったと判断する。つまり、検氷部材40の駆動源10の動力が検氷部材40の移動に使用されていない分、駆動源10の駆動量が小さくなるという判断である。
このように判断されたときには、さらに駆動源10を他方へ駆動させる。本実施形態では、製氷皿20を支持する枠体には、製氷位置に位置する製氷皿20が離氷位置に向かう方向の反対方向に回転しないように阻止する製氷皿ストッパ71が設けられている。そのため、製氷皿20が当該製氷皿ストッパ71に接触した状態からさらに駆動源10を他方に駆動させると、駆動源10の動力は差動歯車機構50を介して全て検氷部材40に伝達される。つまり、製氷皿20が製氷皿ストッパ71に接触した後は、駆動源10の動力の全てが検氷部材40に伝達されるため、当該大きな力によって検氷部材40が貯氷容器30内の氷に引っ掛かった状態が解消され、検氷部材40が原位置に戻る。検氷部材40が原位置に戻る場合、駆動源10を他方へ駆動させ始めてからの駆動量が、製氷皿20が製氷位置から離氷位置まで移動したときの駆動量と略一致するはずであるから、駆動源10を他方へ駆動させ始めてからの駆動量が、製氷皿20が製氷位置から離氷位置まで移動したときの駆動源10の駆動量と略一致または若干超えたときに、検氷部材40が原位置に戻ったと判断して駆動源10を停止する。
(その他の構成等)
本実施形態では、検氷部材40が貯氷容器30内の氷に引っ掛かった状態となって動作が阻害されてしまうことを低減するため、氷に接触する氷接触部42は以下のような形状に形成されている。
貯氷容器30内の氷の量が十分であると判断されるときには、検氷部材40は氷接触部42が氷に接触した状態で停止し、製氷皿20の氷が離氷することなく原位置に戻るため、氷接触部42が氷に引っ掛かる等の問題は生じない。一方、検氷部材40の氷接触部42が、ある高さ未満の位置に存在する氷または検氷部材ストッパ31に接触したときには、その接触した状態で氷が貯氷容器30に落下してくる。そのため、検氷部材40の氷接触部42がある高さ未満の位置に存在する氷または検氷部材ストッパ31に接触している状態において、氷接触部42の製氷皿20側の面(上側の面)は、検氷部材40が原位置に向かう回転方向とは逆側に向かって落下する氷が導かれるように傾斜している。具体的には、図8に示すように、検氷部材40が原位置に向かう方向が図8における右回り(反時計回り)とすると、検氷部材40の氷接触部42がある高さ未満の位置に存在する氷または検氷部材ストッパ31に接触している図8(b)および図8(c)に示す状態のとき、氷接触部42の製氷皿20側の面は上に向かうにつれて徐々に右側に向かうように傾斜している。このように構成すれば、上から落下した氷は、氷接触部42の製氷皿20側の面に当たって、図8(b)および図8(c)における左側に導かれる。よって、検氷部材40が原位置に向かって右回りに回転し始めたときに、直前に落下した氷がその回転を阻害する要因になりにくい。
また、本実施形態にかかる製氷装置1では、検氷部材40が氷または検氷部材ストッパ31に接触することで移動が阻止されることを、差動歯車機構50の出力の切替に利用している。この点を踏まえ、検氷部材40は図10に例示するような形状(検氷部材40a〜40d)とするとよい。図10に示す各検氷部材40a〜40dは、貯氷容器内に進入する方向で見て、氷接触部42a〜42dにおける貯氷容器30内の氷または検氷部材ストッパ31に近い面、すなわち先に氷または検氷部材ストッパ31に接触する側の面(一方の面43a〜43d)が、その反対側の面(他方の面44a〜44d)よりも大きく形成されているものである。
このように先に氷または検氷部材ストッパ31に接触する一方の面43a〜43dの面積を他方の面44a〜44dの面積より大きくすれば、図11に示すように、検氷部材40a〜40dが氷に接触したときに氷接触部42a〜42dが氷の間に入り込んでしまうこと(氷接触部42a〜42dが氷の下に潜り込んでしまうこと)を防止することができる。つまり、氷接触部42a〜42dが氷に接触した時点でそれ以上検氷部材40a〜40dが移動(回転)しないようにすることができるため、差動歯車機構50の出力の切替(検氷部材40a〜40dから製氷皿20への出力の切替)がスムーズなものとなる。
なお、一方の面43a〜43dとともに他方の面44a〜44dを大きくする(単に氷接触部42a〜42dの厚みを大きくする)と、氷接触部42a〜42dの上に氷が落下して氷接触部42a〜42dが覆われてしまった場合、検氷部材40a〜40dを原位置に戻す(上昇させる)のが困難になるおそれがあるため、他方の面44a〜44dはできるだけ小さいことが望ましい。
また、一方の面43a〜43dには、凹部49が設けられる。凹部49を設けることにより、一方の面43a〜43cを大きくすることによる検氷部材40a〜40cの重量の増加を抑制できる。つまり、検氷部材40a〜40cの重量が大きく増加することによって、検氷部材40a〜40cを動作させるためのトルクが増大してしまうことを抑制できる。また、検氷部材40a〜40cが樹脂の成形品である場合には、成形時のヒケ量の抑制にも資する。なお、図10(c)に示すように、第一の部分451cと第二の部分452cを繋ぐ連結部46cを有する構成とすれば、重量の増加を抑制しつつ、検氷部材40c(氷接触部42c)の強度を高めることができる。なお、凹部49は氷よりも小さいため、凹部49に氷が入り込むことを防止できる。
図10(a)〜(c)の検氷部材40a〜40cにおける上記一方の面43a〜43cは、他方の面44a〜44c側から分岐した第一の部分451a〜451cの端面と第二の部分452a〜452cの端面とを含む構成である。つまり、検氷部材40a〜40cの回転軸に直交する平面で切断した断面で見ると、他方の面44a〜44c側から一方の面43a〜43c側にかけて分岐した形状である。図10(a)のように一方の面43aと他方の面44aの間で第一の部分451aと第二の部分452aに分岐するようにしてもよい(断面略「Y」字状になるようにしてもよい)し、図10(b)および(c)のように他方の面44b、44cから第一の部分451b、451cと第二の部分452b、452cに分岐するようにしてもよい(断面略「V」字状になるようにしてもよい)。このような形状とすると、分岐した第一の部分451a〜451cと第二の部分452a〜452cとの間に空間が存在するから、これを凹部49とすることができる。
図10(d)に示した構成のように、上方に向かって突出する部分47dを設けることにより、一方の面43dを他方の面43dより大きくすることもできる。かかる構成とすれば、上方に向かって突出する部分47dが一方の面積43dを大きくするという機能を発揮するだけでなく、氷接触部42dの本体部分(回転軸方向に伸びる部分)の強度を高めるリブとしての機能も発揮する。
また、図10に示した各検氷部材40a〜40dは、検氷部材40a〜40dの回転中心軸から最も離れた面48a〜48d(外側の面)は、外側に膨らむ円弧状である。このような円弧状とすれば、氷接触部42a〜42dが落下した氷に覆われた場合であっても、検氷部材40a〜40dを原位置に戻す(上昇させる)際の抵抗が小さくなる。この抵抗をより小さくするためには、上記面48a〜48dの円弧の中心を検氷部材40a〜40dの回転中心軸と一致させるとよい。
また、駆動源10の動力を検氷部材40または製氷皿20に伝達する差動歯車機構50を有する歯車列は、駆動源10から製氷皿20までの減速比よりも、駆動源10から検氷部材40までの減速比の方が低い。このようにすることにより、駆動に大きな力を要しない検氷部材40の動作を速めている。
以上説明した本実施形態にかかる製氷装置1によれば、次のような作用効果が奏される。
本実施形態にかかる製氷装置1は、差動歯車機構50によって一つの駆動源10により検氷部材40および製氷皿20の両方を駆動させることができるため、従来よりも装置を小型にできる。具体的には、貯氷容器30内の氷の過不足を検出するための検氷部材40が、氷または検氷部材ストッパ31に接触することで移動が阻止される構成を、差動歯車機構50の出力の切替(検氷部材40から製氷皿20への出力対象の切替)に巧みに利用した点で優れる。
また、製氷皿20が製氷位置または離氷位置に位置することを検出するための可動接点部材62を、検氷部材40の移動が阻止された状態となったことを契機として製氷皿20を移動させるように差動歯車機構50を機能させるための負荷(抵抗)としても利用することができる。
また、貯氷容器30内の貯氷量(過不足)は、製氷皿20が製氷位置に位置する状態で駆動源10が一方へ駆動し始めてから、検氷部材40が貯氷容器30内の氷または検氷部材ストッパ31に接触することにより差動歯車機構50の出力が切り替わって製氷皿20が前記離氷位置に向けて移動し始めるまで(接点部材がON状態からOFF状態になるまで)の駆動源10の駆動量により判断することができるため、貯氷容器30内の氷量を判断するために別の検知部材を用いる必要がない。
また、離氷後、検氷部材40が原位置に戻ったかどうかは、製氷皿20が製氷位置に位置する状態から離氷位置に位置する状態までの駆動源10の一方への駆動量よりも、製氷皿20が離氷位置に位置する状態から製氷位置に位置する状態までの駆動源10の他方への駆動量が小さいかどうかで判断することができるため、検氷部材40が原位置に戻っているか否かを検知するために、別の検知部材を用いる必要がない。
また、離氷後、駆動源10を他方に駆動させたにも拘わらず、検氷部材40が原位置に戻っていないと判断された場合に、さらに駆動源10を他方へ駆動させると、製氷皿20の回転は製氷皿ストッパ71によって阻止された状態にあるから、駆動源10の動力は全て検氷部材40に出力されることになる。つまり、駆動源10の動力の全てが検氷部材40に伝わるから、氷の抵抗等に抗して検氷レバーを原位置に復帰させることができる。
また、検氷部材40は、貯氷容器30内の不足状態にある氷または検氷部材ストッパ31に接触している状態において、製氷皿20から落下する氷が、原位置に向かう回転方向とは逆側に導かれるように製氷皿20側の面が傾斜しているため、検氷部材40を原位置に戻そうとする際に検氷部材40が氷に引っ掛かってしまう(氷に埋まってしまう)ことが低減される。
また、検氷部材40は、ケース70の最も外側の面よりも内側に位置するように設けられているため、検氷部材40を含めた装置全体がコンパクトになり、冷蔵庫等への配置の自由度が向上する。
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、本実施形態では検氷部材ストッパ31を貯氷容器30に設けたが、ケース70の外側に検氷部材40の接続部41の移動を規制する規制部を設け、この規制部を検氷部材ストッパとして機能させてもよい。また、ケース70の内側に検氷部材出力車15または検氷部材支持体16の移動を規制する規制部を設け、この規制部を検氷部材ストッパとして機能させてもよい。