JP2004278892A

JP2004278892A - 自動製氷機

Info

Publication number: JP2004278892A
Application number: JP2003070009A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamamoto; 健二山本; Masatoshi Masaku; 昌利正久; Ichiro Onishi; 一郎大西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP3994894B2

Abstract

【課題】赤外線センサで製氷完了を検知する自動製氷機において、赤外線センサの設置による容積ロスを抑制する。
【解決手段】水が供給される製氷皿４と、給水された水が凍結して氷が生成されたときに氷へ力を与えて製氷皿４から氷を分離させる駆動部１１と、製氷皿の下方に配置されて氷を蓄える貯氷箱６とで構成し、製氷皿４に給水された水から発せられる赤外線を検知する赤外線センサ１２を駆動部１１に配置した。これによって、製氷皿４が反転しても干渉することはなく、製氷皿４上方の壁と製氷皿４の反転軌跡とのクリアランスを小さくでき、省スペース化を達成できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷蔵庫に搭載される自動製氷機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製氷皿に給水された水の状態を検知する手段として、水から発せられる赤外線を検知する赤外線センサを備えた自動製氷機がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の自動製氷機について説明する。
【０００４】
図５は従来の自動製氷機のブロック構成図である。水を溜めておくタンク１、このタンク１から水を吸い上げるための給水パイプ２、タンク１から水を汲み上げるためのポンプ３、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４、製氷皿４を回転させて離氷するための駆動部５、離氷した氷を溜めておくための貯氷箱６、製氷皿４の上方に配置され製氷皿４に供給された水の温度を測定する赤外線センサ７、赤外線センサ７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８、製氷完了を検知する製氷完了判定手段９、製氷皿４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。
【０００５】
以上のように構成された自動製氷機について、以下その動作を説明する。
【０００６】
まず、タンク１中の５℃程度の水が製氷皿４に給水されると、赤外線センサ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、給水完了でピークに達する。その後、水が冷却されて温度が低下し、赤外線センサ７の出力信号も低下する。０℃付近まで低下すると、それ以降温度は０℃付近にしばらくの間安定し、０℃安定終了以降は再び温度低下が始まり、製氷完了判定基準温度値になり製氷完了に達する。
【０００７】
給水完了以降の赤外線センサ７の出力信号の変化は、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。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２９５９３１号公報
【０００９】
【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、赤外線センサを製氷皿の上方に配置しているため、離氷時の製氷皿の反転動作を妨害しないために製氷皿の回転軌跡の外側に設ける必要があり、容積ロスが発生する。
【００１０】
本発明は従来の課題を解決するもので、容積ロスを抑制する自動製氷機を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、従来の自動製氷機は赤外線センサを、給水時の水位判定、製氷完了判定にしか利用しておらず、赤外線センサの特性を充分に活かしていない。
【００１２】
本発明の他の目的は、上記以外の必要機能を赤外線センサで行わせた省部品化を図れる自動製氷機を提供することである。
【００１３】
【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、水が供給される製氷皿と、給水された水が凍結して氷が生成されたときに前記氷へ外力を与えて前記製氷皿から氷を分離させる駆動部と、前記製氷皿の下方に配置されて氷を蓄える貯氷箱とで構成された自動製氷機において、前記製氷皿に給水された水から発せられる赤外線を検知する赤外線センサを前記駆動部に配置したものである。
【００１４】
これによって、製氷皿に給水された水の温度を駆動部側から赤外線センサで検知することができるので、製氷皿が離氷時に反転しても赤外線センサと干渉することはなく、製氷皿の上方の壁と製氷皿の反転軌跡とのクリアランスを狭く設定でき、赤外線センサを製氷皿上方に配置した場合に比べて容積ロスが抑制され、省スペースを実現できる。
【００１５】
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、前記駆動部は前記製氷皿を回転させてほぼ反転した位置で離氷させる構成であり、前記赤外線センサは前記製氷皿の回転中心軸より上方に位置するものである。
【００１６】
これによって、製氷皿と貯氷箱を赤外線センサの視野内に入れることができるので、赤外線センサによって給水完了、製氷完了、及び貯氷箱内の氷量を検知することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記赤外線センサで前記貯氷箱内の貯氷量を検知する貯氷量判定手段を設けたものである。
【００１８】
これによって、貯氷箱の所定高さ以上に氷が存在すれば、赤外線センサが氷から受け取るエネルギーが増加し貯氷量が所定量以上になったことを検知できるので、特別な部材を新たに設ける必要が無く省部品化が図れる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記製氷皿が水平位置にあるときを原点位置とし、前記製氷皿が反転し氷を放出する位置を離氷位置として、前記製氷皿が原点位置から離氷位置に至る過程で前記製氷皿が前記赤外線センサの視野から外れる領域を設け、前記領域で前記貯氷箱内の貯氷量を検知するものである。
【００２０】
これによって、離氷動作の途中で貯氷量を検知できるので、離氷動作と貯氷量検知動作を別々にする必要がなく、一連の動作で効率よく短時間で実行することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記赤外線センサで製氷皿の所定の回転位置を検知する製氷皿位置判定手段を設けたものである。
【００２２】
これによって、使用者が誤って製氷皿の下方に物を置いて製氷皿が途中で異常停止したままになっても、赤外線センサによって製氷皿が動作したか否かを判別し、使用者へ警告を発し異常を解消させることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記製氷皿の離氷位置方向へ回転しているとき、前記製氷皿の底面が前記赤外線センサに最も接近する位置を前記離氷位置としたものである。
【００２４】
これによって、製氷皿に最も負荷が作用する離氷位置で仮に停止したままになっても、赤外線センサからの信号で正常位置へ復帰させ、不必要な負荷を取り除き正常な状態にすることができ信頼性が向上する。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記赤外線センサは自己の温度を検知し、前記温度で前記駆動部の周囲温度を判断するものである。
【００２６】
これによって、製氷皿が配置された雰囲気の温度がわかるので、製氷室に温度センサを設ける必要がなくなり省部品化が図れる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記赤外線センサで製氷皿の有無を検知する製氷皿有無検知手段を設けたものである。
【００２８】
これによって、製氷皿を洗浄するために製氷皿が取り外され、製氷皿を元に戻さずに放置されても、赤外線センサが監視しているので、使用者へ製氷皿の搭載の有無を通知できる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、赤外線センサが所定電圧以下を、所定時間連続で出力することにより、製氷皿が外されたと判定するものである。
【００３０】
これによって、製氷が行われる製氷室内の製氷皿以外の温度と製氷皿温度が同じ温度であっても、製氷皿がある場合は赤外線センサが受け取るエネルギーは、製氷皿がない場合よりも大きいので、製氷皿有無の判定ができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による自動製氷機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、従来と同一構成に付いては、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による自動製氷機を示すブロック構成図、図２は同実施の形態における製氷時の要部断面図、図３は同実施の形態における離氷動作途中の要部断面図、図４は同実施の形態における離氷時の要部断面図である。
【００３３】
図１、図２において、駆動部１１は製氷皿４を回転させて氷を放出するものであり、製氷皿４を回転させる出力軸１１ａよりも上側の位置には、製氷皿４に供給された水から発せられる赤外線を検知する赤外線センサ１２が配置されており、赤外線を検知する検知部１２ａは駆動部１１から露出し、その他は駆動部１１内にある。
【００３４】
また、駆動部１１は製氷皿４を回転させてほぼ反転した位置で離氷させる構成であり、赤外線センサ１２は製氷皿４の回転中心軸より上方に位置している。
【００３５】
これによって、赤外線センサ１２は製氷皿４、貯氷箱６内の氷を視野に入れることが可能である。
【００３６】
また、赤外線センサ１２は自己の温度を検知する温度検知手段１２ｂ（図示せず）を有し、温度検知手段１２ｂで駆動部１１の周囲温度を判断できる。
【００３７】
判定手段８には、貯氷箱６内の氷から発せられる赤外線を受け取った赤外線センサ１２の出力信号によって貯氷量を判定する貯氷量判定手段１３と、製氷皿４の底面から発せられる赤外線を受け取った赤外線センサ１２の出力信号から製氷皿４の位置を判定する製氷皿位置判定手段１４と、同じく製氷皿４からの赤外線を受け取った赤外線センサ１２の出力信号から製氷皿の有無を判定する製氷皿有無判定手段１５が設けられている。
【００３８】
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、水量が８０ｍｌであれば、ポンプ作動時間は４秒に予め定められる。
【００３９】
水が全く入っていない状態からポンプ３が作動して給水し作動後４秒経過時には水面は適正水位に達する。
【００４０】
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が大きくなり、その強度に応じて出力信号が出力される。
【００４１】
また、物体との距離によっても赤外線放射エネルギーは変化し、同じ温度の物体でも近いほど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が出力される。
【００４２】
通常、供給される水の温度は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から出されている赤外線エネルギーと、給水後の水から出されている赤外線エネルギーでは、給水後の方が赤外線エネルギーは大きく、赤外線センサ１２の出力電圧も給水後の方が大きくなる。給水が進み適正水位まで進むと、水面の面積がさらに拡大し且つ近づくので、赤外線センサ１２の出力も大きい値となる。
【００４３】
一方、製氷皿４に水が給水されると、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℃安定終了以降は再び温度低下がはじまり製氷完了に達する。
【００４４】
赤外線センサ１２の出力信号は、給水完了でピークに達し、その後は水が冷却されて温度が低下すると、赤外線センサ１２の出力信号も低下する。
【００４５】
赤外線センサ１２の出力信号は０℃相対値まで低下すると、それ以降０℃相対値でしばらくの間安定し、０℃相対値の安定終了以降は再び低下が始まり、製氷完了判定基準値に達する。
【００４６】
このように、給水完了以降の赤外線センサ１２の出力信号の変化は、赤外線センサ１２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・氷温度の変化と相似した変化を示すので、水・氷自体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い。
【００４７】
本実施の形態では、製氷が完了すると駆動部１１で製氷皿４を回転させ、ほぼ反転した位置で脱氷する構成にしており、製氷皿４が水平位置にあるときを原点位置、製氷皿４が反転し氷を放出する位置を離氷位置としたとき、製氷皿４が原点位置から離氷位置に至る過程で、図３に示すように、９０°程度回転すると製氷皿４は赤外線センサ１２の視野から外れる。このとき赤外線センサ１２の視野には貯氷箱６内の氷が入る。
【００４８】
氷と赤外線センサ１２との距離によって赤外線センサ１２が受け取るエネルギーが異なることから、所定の高さ位置に氷があるときのエネルギーを満氷とすることで、貯氷箱６内の氷過不足を検知することができる。
【００４９】
駆動部１１は製氷皿４を離氷位置まで回転させるが、図４に示すように、それまで赤外線センサ１２の視野外にいた製氷皿４の底面が視野内に入り、赤外線センサ１２に最接近するため受け取るエネルギーは最大となる。この位置を製氷皿４の離氷位置に設定することで製氷皿４の離氷位置を検出できる。
【００５０】
これによって、製氷皿４の位置検出用として駆動部１１内に予め設けられている検知スイッチ（図示せず）と併用することで誤検知を防止することができる。
【００５１】
たとえば、使用者が誤って製氷皿４の下方に物を置いた場合、製氷皿４は回転できずにロックした状態になるが、赤外線センサ１２により製氷皿４が離氷位置へ到達したか否かを監視していれば、異常が発生したことを認知することができる。
【００５２】
また、製氷皿４を動作させているにもかかわらず、赤外線センサ１２に入ってくるエネルギーに変化がなければ、製氷皿４が何らかの要因で途中停止していると判断し、使用者へ警告を発し異常を解消させることもできる。
【００５３】
製氷皿４が離氷位置で氷を放出し、水平位置復帰方向へ回転方向を変えると、製氷皿４の底面は赤外線センサ１２の視野外へ出るが、このとき赤外線センサ１２の視野に再び貯氷箱６内の氷が入り、前述の場合と同様に氷と赤外線センサ１２との距離によって赤外線センサ１２が受け取るエネルギーが異なることから、所定の高さ位置に氷があるときのエネルギーを満氷とすることで、貯氷箱６内の氷の過不足を検知することができる。したがって離氷前後で氷過不足を検知することができる。
【００５４】
以上のように、赤外線センサ１２による水・氷の温度検知により、水・氷自体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い。
【００５５】
また、離氷は駆動部１１が製氷皿４を反転させて行うが、赤外線センサ１２は駆動部１１側に設置されているので、製氷皿４が反転しても干渉することはなく、製氷皿４上方の壁と製氷皿４の反転軌跡とのクリアランスを小さくでき、省スペース化を達成できる。
【００５６】
また、離氷後に製氷皿４の底面が、赤外線センサ１２の視野から外れた際に、貯氷箱６内の氷から受け取るエネルギーで氷の過不足を検知することができるので、特別な部品を新たに設ける必要がなく省部品化が図れる。
【００５７】
また、製氷皿４の底面が赤外線センサ１２の視野外から視野内に入り、製氷皿４が赤外線センサ１２へ最接近したときに受け取るエネルギーで離氷位置を検知することができるので、位置判定と異常判定の精度が増す。
【００５８】
さらに、製氷皿４に接触せずに赤外線センサ１２からの信号で判定を行なっているので、製氷皿４に有線タイプの温度センサ（例えばサーミスタ等）を密着させる必要がなく、製氷皿４を着脱できる構造が簡単に実現でき、使用者が簡単に製氷皿４を取り外して洗え、衛生的な自動製氷機を得ることができる。
【００５９】
このとき、赤外線センサ１２の視野内に製氷皿４があるときに受け取るエネルギーと、視野内に製氷皿４が無いときに受け取るエネルギーによって製氷皿４の有無を検知できる。
【００６０】
具体的には、所定温度の製氷皿４から発せられる赤外線エネルギーを検知した時に、赤外線センサ１２から出力される電圧を所定電圧として予め設定しおき、その赤外線センサ１２の出力電圧が、所定時間連続して所定電圧以下になった場合、製氷皿４が取り外されたと検知する判定手段を設ければよい。
【００６１】
これによって、使用者が製氷皿４を取り外したまま放置しても、製氷皿４の有り無しを赤外線センサ１２で監視して、ブザー等で使用者に製氷皿４の有無を通知することができる。また製氷皿４の有無検知に特別なセンサは不要となり低コスト化が図れる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、水が供給される製氷皿と、給水された水が凍結して氷が生成されたときに前記氷へ外力を与えて前記製氷皿から氷を分離させる駆動部と、前記製氷皿の下方に配置されて氷を蓄える貯氷箱とで構成された自動製氷機において、前記製氷皿に給水された水から発せられる赤外線を検知する赤外線センサを前記駆動部に配置したものである。
【００６３】
これによって、製氷皿に給水された水の温度を駆動部側から赤外線センサで検知することができるので、製氷皿が離氷時に反転しても赤外線センサと干渉することはなく、製氷皿の上方の壁と製氷皿の反転軌跡とのクリアランスを狭く設定でき、製氷皿上方に配置した場合に比べて容積ロスが抑制され、省スペースを実現できる。
【００６４】
また、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、前記駆動部は前記製氷皿を回転させてほぼ反転した位置で離氷させる構成であり、前記赤外線センサは前記製氷皿の回転中心軸より上方に位置するものである。
【００６５】
これによって、製氷皿と貯氷箱を赤外線センサの視野内に入れることができるので、赤外線センサによって給水完了、製氷完了、及び貯氷箱内の氷量を検知することができる。
【００６６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記赤外線センサで前記貯氷箱内の貯氷量を検知する貯氷量判定手段を設けたものである。
【００６７】
これによって、貯氷箱の所定高さ以上に氷が存在すれば、赤外線センサが氷から受け取るエネルギーが増加し貯氷量が所定量以上になったことを検知できるので、特別な部材を新たに設ける必要が無く省部品化が図れる。
【００６８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記製氷皿が水平位置にあるときを原点位置とし、前記製氷皿が反転し氷を放出する位置を離氷位置として、前記製氷皿が原点位置から離氷位置に至る過程で前記製氷皿が前記赤外線センサの視野から外れる領域を設け、前記領域で前記貯氷箱内の貯氷量を検知するものである。
【００６９】
これによって、離氷動作の途中で貯氷量を検知できるので、離氷動作と貯氷量検知動作を別々にする必要がなく、一連の動作で効率よく短時間で実行することができる。
【００７０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記赤外線センサで製氷皿の所定の回転位置を検知する製氷皿位置判定手段を設けたものである。
【００７１】
これによって、使用者が誤って製氷皿の下方に物を置いて製氷皿が途中で異常停止したままになっても、赤外線センサによって製氷皿が動作したか否かを判別し、使用者へ警告を発し異常を解消させることができる。
【００７２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記製氷皿が離氷位置方向へ回転しているとき、前記製氷皿の底面が前記赤外線センサに最も接近する位置を前記離氷位置としたものである。
【００７３】
これによって、製氷皿に最も負荷が作用する離氷位置で仮に停止したままになっても、赤外線センサからの信号で正常位置へ復帰させ、不必要な負荷を取り除き正常な状態にすることができ信頼性が向上する。
【００７４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記赤外線センサは自己の温度を検知し、前記温度で前記駆動部の周囲温度を判断するものである。
【００７５】
これによって、製氷皿が配置された雰囲気の温度がわかるので、製氷室内に温度センサを設ける必要がなくなり省部品化が図れる。
【００７６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記赤外線センサで製氷皿の有無を検知する製氷皿有無検知手段を設けたものである。
【００７７】
これによって、製氷皿を洗浄するために製氷皿が取り外され、製氷皿を元に戻さずに放置されても、赤外線センサが監視しているので、使用者へ製氷皿の有無を通知することができる。
【００７８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８の記載の発明において、赤外線センサが所定電圧以下を、所定時間連続で出力することにより、製氷皿が外されたと判定するものである。
【００７９】
これによって、製氷が行われる製氷室内の製氷皿以外の温度と製氷皿温度が同じ温度であっても、製氷皿がある場合は赤外線センサが受け取るエネルギーは、製氷皿がない場合よりも大きいので、製氷皿の有無が検知できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動製氷機の実施の形態１のブロック構成図
【図２】同実施の形態における製氷時の要部断面図
【図３】同実施の形態における離氷動作途中の要部断面図
【図４】同実施の形態における離氷時の要部断面図
【図５】従来の自動製氷機を示すブロック構成図
【符号の説明】
４製氷皿
６貯氷箱
１１駆動部
１２赤外線センサ
１３貯氷量判定手段
１４製氷皿位置判定手段
１５製氷皿有無判定手段

Claims

水が供給される製氷皿と、給水された水が凍結して氷が生成されたときに前記氷へ力を与えて前記製氷皿から氷を分離させる駆動部と、前記製氷皿の下方に配置されて氷を蓄える貯氷箱とで構成された自動製氷機において、前記製氷皿に給水された水から発せられる赤外線を検知する赤外線センサを前記駆動部に配置したことを特徴とする自動製氷機。
前記駆動部は前記製氷皿を回転させてほぼ反転した位置で離氷させる構成であり、前記赤外線センサは前記製氷皿の回転中心軸より上方に位置することを特徴とする請求項１に記載の自動製氷機。
前記赤外線センサで前記貯氷箱内の貯氷量を検知する貯氷量判定手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の自動製氷機。
前記製氷皿が水平位置にあるときを原点位置とし、前記製氷皿が反転し氷を放出する位置を離氷位置として、前記製氷皿が原点位置から離氷位置に至る過程で前記製氷皿が前記赤外線センサの視野から外れる領域を設け、前記領域で前記貯氷箱内の貯氷量を検知することを特徴とする請求項３に記載の自動製氷機。
前記赤外線センサで製氷皿の所定の回転位置を検知する製氷皿位置判定手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の自動製氷機。
前記製氷皿が離氷位置方向へ回転しているとき、前記製氷皿の底面が前記赤外線センサに最も接近する位置を前記離氷位置としたことを特徴とする請求項５に記載の自動製氷装機。
前記赤外線センサは自己の温度を検知し、前記温度で前記駆動部の周囲温度を判断することを特徴とする請求項１に記載の自動製氷機。
前記赤外線センサで製氷皿の有無を検知する製氷皿有無検知手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動製氷機。
前記判定手段は、前記赤外線センサが所定電圧以下を、所定時間連続で出力することにより、前記製氷皿が外されたと判定することを特徴とする請求項８に記載の自動製氷機。