JP2002295931A - 自動製氷機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確な給水量で製氷を行なえる自動製氷機を
得る。 【解決手段】 製氷皿４内の上方に赤外線センサ７を設
け、製氷皿４内に給水される水の赤外線放射を受光し、
この赤外線センサ７の出力信号から判定手段８の水位判
定手段１０と製氷完了判定手段９によって製氷皿４内の
水・氷の水位判定および製氷完了を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷蔵庫に利用さ
れる自動製氷機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えば特開平２−１４６４８１
号公報に示された従来の自動製氷機を示す正面図、図８
は断面図、図９は原理ブロック図である。図において、
２１は冷凍冷蔵庫本体、２２は製氷皿、２３ａは製氷皿
２２を置き製氷させるための製氷コーナ本体、２３ｂは
製氷皿２２の位置を適切に保つストッパであり、製氷コ
ーナ本体２３ａ、ストッパ２３ｂは冷凍室２１ａ内に設
けられている。２４は冷気を冷凍室２１ａ内の所定方向
に吹き出すためのファングリル、２５は製氷コーナ２３
の上に製氷皿２２の真上になるように配設された赤外線
センサ、２６は赤外線センサ２５を保持する円筒ホル
ダ、２７は円筒ホルダ２６を固定した冷凍室天井、２８
は赤外線センサ２５からの電気信号を処理し判断する機
能を持つマイクロコンピュータ、２９はマイクロコンピ
ュータからの判断信号によって製氷完了時に点灯する発
光ダイオード、３０は発光ダイオード２９を扉パネルに
固定する冷凍庫扉、３１は製氷皿２２に注入された水で
ある。

【０００３】このような従来の自動製氷機の動作につい
て説明する。図８において、ファングリル２４から吹き
出された冷気は、製氷コーナ本体２３ａにて区切られた
空間を通り、製氷皿２２の中の水３１を冷却する。そし
て、天井２７は製氷コーナ本体２３ａとともに製氷のた
めの区画を構成し、冷凍庫扉３０側の開口部付近に円筒
ホルダ２６の中空部には、赤外線センサ２５が鉛直下方
向に固定されている。赤外線センサ２５はマイクロコン
ピュータ２８に電気的に接続されている。また、マイク
ロコンピュータ２８と発光ダイオード２９とも電気的に
接続がされて、一連の製氷完了の判断をする製氷検知回
路が構成されている。

【０００４】次に、図９の原理ブロック図に基づいて、
製氷検知回路について説明する。まず、製氷皿２２の中
の水３１が持つ熱エネルギを赤外線の放射量として赤外
線センサ２５が検知する。この赤外線センサ２５が検知
した赤外線の放射量の検知結果は電気信号として送出さ
れ、コンピュータの検知信号制御回路２８ａに入力さ
れ、ここで十分に増幅されて検知信号判別比較回路２８
ｂに送られ、この比較回路２８ｂによって製氷が完了し
たか否かが判定され、製氷が完了した場合には、上記比
較手段２８ｂに接続された表示装置である発光ダイオー
ド２９が発光する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の自
動製氷機では、製氷皿２２への給水を水タンクから給水
パイプ介して給水ポンプによって行なうようにした場
合、給水ポンプの運転時間で所定の給水量を得るように
する。しかし、水タンク内の水が不足していたり、給水
パイプが詰まってしまったり、給水ポンプの動作不良に
よる給水不足が生じた場合には、製氷皿２２内の水３１
が少ない状態で製氷完了を判定してしまい、完成した氷
の大きさや厚さが不揃いになったり、離氷時に細かく割
れてしまいユーザが使用する際に不便な氷となってしま
いという問題点があった。また、前回の離氷が不完全
で、製氷皿２２に氷が残っていた場合には、給水ポンプ
の所定時間動作により所定水量給水が行なわれると、製
氷皿２２内の水３１の量が所定量よりも多くなってしま
い、氷が必要以上に大きくなって離氷が不完全となって
しまったり、製氷皿２２の下方に氷受け皿などを設けて
いる場合には製氷皿２２から水３１が溢れて氷受け皿に
溢れた水が入ってしまい、氷受け皿内の氷が連結して固
まりとなってしまうという問題点があった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、正確な給水量で製氷を行う自動
製氷機を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自動製氷
機は、冷凍冷蔵庫の製氷皿の上方に水が持つ熱エネルギ
ーを検知する赤外線センサーを配設し、前記赤外線セン
サからのセンサ出力から製氷皿内の水位及び製氷完了を
判定する判定手段を設けたものである。

【０００８】また、前記判定手段は、赤外線センサの出
力から製氷完了を判定する製氷判定手段と赤外線センサ
の出力から製氷皿の水位を判定する水位判定手段とで構
成したものである。

【０００９】また、前記判定手段は、前記製氷皿内の水
量が適正水量でないと判断したとき、製氷皿内の水量が
適正水量となるように水量調整を行なってから製氷完了
の検知を行なうようにしたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１の自動製氷機を示すブロック構成図であ
る。図において、１は水を溜めておく水タンク、２はこ
の水タンク１から水を吸い上げるための給水パイプ、３
は水タンク１から水を汲み上げるためのポンプ、４は水
タンク１から給水パイプ２を通過してポンプ３によって
供給される水を溜め製氷するための製氷皿、５は製氷皿
４を回転させて離氷するための製氷皿回転手段、６は離
氷した氷を溜めておくための氷受け皿、７は製氷皿に供
給された水の温度を測定するための赤外線センサ、８は
赤外線センサの出力信号から製氷完了や水位を検知する
ための判定手段で、製氷完了を検知する製氷完了判定手
段９と製氷皿に供給された水の水位を検知する水位判定
手段１０とで構成される。

【００１１】このように構成された自動製氷機の動作に
ついて説明する。まず、ポンプ３により水タンク１の水
が給水パイプ２を介して吸い上げられ、製氷皿４に給水
される。ポンプ３は予め定められた時間だけ作動して給
水を行う。この作動時間は、予め定めた適正水量とポン
プ３が正常に作動した際の単位時間当たりの給水量とか
ら決定される。例えば、適正水量が２００ｍＬ、ポンプ
の単位時間吸水量が２０ｍＬ／秒であれば、ポンプ作動
時間は１０秒に予め定められる。

【００１２】次に、製氷皿４の適正水量２００ｍＬ、ポ
ンプ３の単位時間給水量２０ｍＬ／秒の場合を例にとっ
て、給水時の製氷皿４の水位の変化の検知方法を説明す
る。図２は給水開始直後の製氷皿断面図、図３は給水開
始後５秒経過時の製氷皿断面図、図４は給水開始後１０
秒経過時（給水完了時）の製氷皿断面図である。図にお
いて、１１は製氷皿の底面部、１２は製氷皿の側面部で
ある。まず、製氷皿４の水位は離氷が完全になされた後
の給水開始直前、つまり水が全く入っていない状態から
ポンプ３が作動して給水し始めの水位１３から（図２参
照）、５秒経過時には水面は５０％給水水位１４に達し
（図３参照）、そしてポンプ３が作動後１０秒経過時に
は水面は適正水位１５すなわち１００％給水水位に達す
る（図４参照）。このように、予め定めたポンプ３の作
動時間だけ給水を行なうと製氷皿４の水面が上昇して適
正水位まで給水が完了する。

【００１３】このような製氷皿４内の水位変化に対する
赤外線センサ７による製氷皿４の赤外線放射の受光領域
を説明すると、図２に示す製氷皿４内への給水が少量の
場合、赤外線センサ７は領域Ａ、Ｂの各領域から給水か
らの赤外線放射を受光し、領域ａ、ｂ、ｃから製氷皿か
らの赤外線放射を受光し、これらのこれらの合計エネル
ギーを受光している。ここで、赤外線放射エネルギー
は、物体の温度と放射率によって定まり、温度が低いも
のは赤外線放射エネルギーが小さく、温度が高いものは
赤外線放射エネルギーは大きくなり、その強度に応じて
出力信号を出力される。そして、通常、給水の水の温度
は５℃程度で、製氷皿４は冷気に冷やされて−２０℃程
度となっている。つまり、給水前の製氷皿４の赤外線セ
ンサ７の全受光領域と給水が少量の状態（図２）の赤外
線センサ７の全受光領域とを比べると、給水から受光す
るエネルギー量分だけ給水が少量の状態の方が大きくな
る。図３に示す給水が５０％状態になると、製氷皿４の
水面の面積が拡大し、赤外線センサー７は放射エネルギ
の大きい領域Ｃ、Ｄからと放射エネルギーの小さい領域
ｄ、ｅ、ｆからの合計エネルギーを受光する。水面の領
域Ｃ、Ｄは上記した水面の領域Ａ、Ｂに比べて大きくな
っており、赤外線センサ７の出力も大きくなる。さらに
給水が進み、図４に示す適正水位の１００％まで進む
と、水面の面積がさらに拡大し、赤外線センサ７は放射
エネルギーの大きい領域Ｅからと放射エネルギーの小さ
い領域ｇ、ｈからの合計エネルギーを受光する。領域Ｅ
は上記した領域Ｃ、Ｄと比べ面積が大きくなっており、
赤外線センサ７の出力も大きい値となる。

【００１４】このようにして受光された赤外線放射の変
化に対する赤外線センサ７の出力信号を、図５に基づい
て説明する。１６は製氷皿４への水の供給水量を示すグ
ラフで、ポンプ３を一定給水力で作動させるのでポンプ
始動時間Ｘからポンプ停止時間Ｚにおいて時間に比例し
て増加する。そして、ポンプ停止時間Ｚ以後は給水が止
まり、供給水量は一定になる。一方、１７は赤外線セン
サ出力信号値を示すグラフで、ポンプ３が作動して製氷
皿４に水の供給が開始されるポンプ始動時間Ｘから製氷
皿底面１１が給水で覆われた状態となる時間Ｙまでの
間、時間に比例して急激に増加する。そして、製氷皿４
の底面１１が給水で覆われた時間Ｙからポンプ停止時間
Ｚまでは傾きが緩やかになり、時間にほぼ比例して増加
し、ポンプ停止時間Ｚ以後は一定の出力信号値となる。

【００１５】このように、赤外線センサ７の出力信号
は、製氷皿４中の水位の上昇に伴って大きくなり、図５
で示したように、ポンプ３が正常に動作して給水を行っ
た場合にはポンプ始動時間Ｘから底面部１１が給水で覆
われた状態の時間Ｙまで供給水量１６と赤外線センサ出
力信号値１７との間には比例関係が成立する。したがっ
て、赤外線センサ出力信号値１７から正常給水時の供給
水量値を求めることができる。また、製氷皿の底面部１
１が給水で覆われた状態の時間Ｙからポンプ停止時間Ｚ
の間も、供給水量１６と赤外線センサ出力信号値１７と
の間には比例関係が成立し、赤外線センサ出力信号値１
７から正常給水時の供給水量値を求めることができる。

【００１６】このように、製氷皿４内の給水水量を正確
に検出できるので、給水水量が少ないと判定したときに
は、不足水量を予測してポンプ３を作動時間を追加させ
て適正水量にするようにし、ポンプ３の作動時間を追加
しても製氷皿４内の水量が増加しないときには、水タン
ク１の水が不足していることが考えられるので、水タン
ク１への水の追加を促す表示を行なうようにして製氷皿
４内の水量を適正水量にする。

【００１７】また、水量が適正水量に達しないときには
離氷しないようにして、細かい氷ができないようにして
も良い。また、氷の大きさを指定するスイッチを設け、
ポンプ３の作動時間の長短調整と水位の測定情報とで氷
の大きさを大小自由に変えて製氷するようにしても良
い。

【００１８】次に、赤外線センサ７による製氷完了の検
出について、図６に基づいて、説明する。１８は製氷対
象である水・氷自体の温度変化を示すグラフで、給水開
始Ａから給水完了Ｂまでは、水温は水タンク１の温度か
ら少しずつ下がりながら製氷皿４中に給水される。製氷
皿４に給水がされると、周囲の冷却効果を受けて、温度
が低下してゆき、０℃付近の温度Ｃまで低下すると、そ
れ以降温度は０℃付近にしばらくの間安定し、０℃安定
終了Ｄ以降は、再び温度低下がはじまり、製氷完了Ｅに
達する。なお、製氷開始Ａから製氷完了Ｅまでの時間
は、約４０〜６０分程度かかる。一方、１９は赤外線セ
ンサ７の出力信号相対値を示すグラフで、製氷及び給水
開始Ａ以後、水タンク１中の５℃程度の水が製氷皿４に
給水され、図５にて示したように、センサ７の受光領域
における水面の領域の割合が増え、赤外線センサ７の出
力信号が増加し、給水完了Ｂでピークに達する。その後
は、水が冷却されて温度が低下し、赤外線センサ７の出
力信号相対値１９も低下する。０℃付近の温度Ｃまで低
下すると、それ以降温度は０℃付近にしばらくの間安定
し、０℃安定終了Ｄ以降は再び温度低下が始まり、製氷
完了判定基準温度値ｄになり製氷完了Ｅに達する。

【００１９】このように、給水完了Ｂ以降の赤外線セン
サ７の出力信号相対値の変化１９は、赤外線センサ７が
水・氷から発せられる温度に関連する赤外線放射エネル
ギーを直接測定しているために、製氷皿４中の水・氷温
度の変化１８と相似した変化を示すので、氷そのものの
温度を測定して検出することができ、未凍結の状態で製
氷完了と検出することがなく、使い勝手の良い自動製氷
機を得ることができる。

【００２０】ここで、サーミスタによる出力の温度相当
値２０と比較をして見る。サーミスタによる出力の温度
相当値２０は、自動製氷機の給水完了Ｂでは製氷皿４の
熱抵抗とサーミスタの反対側が冷気により冷やされる影
響により水温まで上昇せず、０℃安定終了時間Ｄにおい
ては、０℃を下回る温度ｅとなり、製氷完了時間Ｅに至
る前に製氷完了判定基準温度値ｄまで低下してしまい、
未製氷のまま離氷動作を行ってしまうということになっ
てしまう。

【００２１】以上のように、赤外線センサ７による水・
氷の温度検知により、製氷皿４内の水量を適正水量で製
氷を行ない、かつ氷そのものの温度から製氷完了を判定
するので、未製氷のまま離氷するということがなく、製
氷が完全に行われた、形のそろった氷を提供することが
でき、また、赤外線センサ７で製氷皿４内の水量及び製
氷完了の両方を判定するので、部品点数を増やすことも
ない。

【００２２】なお、製氷完了判定手段９及び水位判定手
段１０は、製氷皿４に接触せずに判定が可能な赤外線セ
ンサ７からの信号で判定を行なっているので、製氷皿４
に電気的な接続が必要な構造とする必要がなく、製氷皿
４を取り外せるような構造が簡単に実現でき、使用者が
簡単に取り外して製氷皿４が洗え、衛生的な自動製氷機
を得ることができる。

【００２３】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００２４】冷凍冷蔵庫の製氷皿の上方に水が持つ熱エ
ネルギーを検知する赤外線センサーを配設し、前記赤外
線センサからのセンサ出力から製氷皿内の水位及び製氷
完了を判定する判定手段を設けたので、適正水量で製氷
完了を正確に行なえ、形の揃った氷を確実に提供するこ
とができる。

【００２５】また、前記判定手段は、赤外線センサの出
力から製氷完了を判定する製氷判定手段と赤外線センサ
の出力から製氷皿の水位を判定する水位判定手段とで構
成したので、赤外線センサを用いて水・氷の温度によっ
て製氷完了検出および水位検出を可能とすることがで
き、より正確な製氷完了および水位判定を行なうことが
できる。

【００２６】また、前記判定手段は、前記製氷皿内の水
量が適正水量でないと判断したとき、製氷皿内の水量が
適正水量となるように水量調整を行なってから製氷完了
の検知を行なうようにしたので、給水の不具合が減り、
製氷完了が正確になり、未製氷で離氷して貯氷が固着し
たり、長時間冷却して電力を無駄に使うことなく、同じ
大きさの氷を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す自動製氷機の
ブロック構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１を示す自動製氷機の
要部断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態１を示す自動製氷機の
要部断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態１を示す自動製氷機の
要部断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態１を示す自動製氷機の
ポンプ動作時間と赤外線センサ出力信号値の関係を示す
図である。

【図６】 この発明の実施の形態１を示す自動製氷機の
製氷時における水・氷の温度変化と赤外線センサ出力信
号の変化を示す図である。

【図７】 従来の自動製氷機を示す正面図である。

【図８】 従来の自動製氷機を示す断面図である。

【図９】 従来の自動製氷機を示す原理ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 水タンク、２ 給水パイプ、３ ポンプ、４ 製氷
皿、５ 製氷皿回転手段、６ 氷受け皿、７ 赤外線セ
ンサ、８ 判定手段、９ 製氷完了判定手段、１０ 水
位判定手段、１１ 底面部、１２ 側面部、１３ 給水
始めの水位、１４ ５０％給水水位、１５ 供給水量、
１６ 供給水量、１７ 赤外線センサ出力信号値、１８
水・氷自体の温度、１９ 赤外線センサの出力信号相
対値、２０ サーミスタによる出力温度相当値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 克正 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L110 AA07 AB00 AC04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍冷蔵庫の製氷皿の上方に水が持つ熱
   エネルギーを検知する赤外線センサーを配設し、前記赤
   外線センサからのセンサ出力から製氷皿内の水位及び製
   氷完了を判定する判定手段を設けたことを特徴とする自
   動製氷機。
2. 【請求項２】 前記判定手段は、赤外線センサの出力か
   ら製氷完了を判定する製氷判定手段と赤外線センサの出
   力から製氷皿の水位を判定する水位判定手段とで構成し
   たことを特徴とする請求項１記載の自動製氷機。
3. 【請求項３】 前記判定手段は、前記製氷皿内の水量が
   適正水量でないと判断したとき、製氷皿内の水量が適正
   水量となるように水量調整を行なってから製氷完了の検
   知を行なうようにしたことを特徴とする請求項１または
   ２いずれか記載の自動製氷機。