JP2010054071A - 製氷機 - Google Patents

Abstract

【課題】水皿の閉塞・開放に際し、所定の閉塞位置又は開放位置からアームがわずかにずれたときに生じるアームの動作制御の不具合を防止する。
【解決手段】水皿２を揺動するアーム６に磁石７を設けるとともに、この水皿２の閉塞位置ＣＬ及び開放位置ＯＰに対応してその磁石７の磁力を検知するホール素子４を設け、所定時間間隔でこのホール素子４による位置信号の受信有無を探知する。この探知によって、各位置ＣＬ、ＯＰに対応する同一の位置信号を連続して７５回受信した場合に、その水皿２が所定の停止位置に到達したと判断してアーム６の揺動を停止する。その停止の際、ギアモータ３のギアの遊びによってアーム６が逆回転し、ホール素子４による位置信号の受信ができなくなった場合においても、すぐにアーム６の揺動を再開しないようにする。これにより、アーム６が所定の位置に停止せずいつまでも揺動を繰り返す誤動作を防止し得る。
【選択図】図１

Description

この発明は、水皿位置検出手段から発信される位置信号に基づいて、水皿の閉塞・開放の異常を判定するようにした、セル型の製氷機に関する。

一般的なセル型の製氷機の要部の一例を図２に示して説明する。この製氷機は、下向きに開口する製氷室が区画形成された製氷皿１と、一端を支点として揺動することにより前記製氷室を開閉する水皿２と、この水皿２を揺動するギアモータ３とを備えている。この水皿２は、製氷工程において、図示しない冷凍サイクルで冷却された製氷皿１を閉塞しつつ、水皿２内に設けたノズルから水を噴射し、前記製氷室において製氷を行う。

その一方で、製氷が完了したら、図３に示すように水皿２を下向きに揺動して前記製氷室を開放するとともに、製氷皿１へホットガスを循環させて、その氷の製氷皿１との接触部を部分的に融解して排氷し、前記製氷機内の貯蔵スペース内に貯蔵する。

この一連の製氷・排氷工程においては、前記滑落の際に製氷皿１と水皿２との間に氷が挟まり、次の製氷工程で水皿２の閉塞ができなくなるトラブルが生じることがある。このようなトラブルを迅速に把握して対処し得るようにするため、例えば特許文献１に示すように、水皿２の揺動を検知する水皿位置検出手段４を設け、この水皿位置検出手段４からの位置信号によって、水皿２の揺動の異常を検知するようにしたものが提示されている。
特開２００７−１５５１６０号公報

この構成では、水皿駆動軸５とともに回転揺動するアーム６（図４参照）に磁石７を設けるとともに、その磁石７の磁力を検知するホール素子４を設けたプリント配線基板を、水皿２の閉塞位置ＣＬ及び開放位置ＯＰに対向するように設けている。このアーム６は、回転カム８を設けたギアモータ３によって駆動されるようになっていて、その閉塞位置ＣＬ及び開放位置ＯＰは、そのアーム６の回転揺動範囲のほぼ両端にある。この水皿２が揺動して閉塞位置ＣＬ又は開放位置ＯＰに近付くと、アーム６に設けた磁石７の磁力を検知したホール素子４から、閉塞位置ＣＬ又は開放位置ＯＰに対応した位置信号が発せられて、その位置信号を制御手段が受信し、この制御手段の制御によって水皿２の揺動を停止する。

前記構成で使用されるギアモータ３には、その駆動を円滑に行うために、そのギアモータ３を構成するギア同士の間に若干の遊びが設けられている。このため、水皿２の揺動が停止した際に、その停止の反動で、前記遊びの分だけアーム６が逆回転（バックラッシ）することがある。この逆回転が生じると、アーム６に設けた磁石７がホール素子４と対向する位置からずれる（図５（ｂ）参照）。このホール素子４の磁力検知範囲は狭く、このように磁石７とホール素子４の位置がずれると、ホール素子４が磁石７の磁力を検知できなくなる。

その結果、ギアモータ３の制御手段が、閉塞位置ＣＬ又は開放位置ＯＰにまだ到達していないという誤った判断をして、水皿２がほぼ所定の停止位置にある（製氷・排氷機能を損なわない位置にある）にもかかわらず、前記各位置に向けて、アーム６の揺動が再開する。その後も同様に前記逆回転を繰り返し、いつまでたってもアーム６が所定の閉塞位置ＣＬ又は開放位置ＯＰで停止しない（誤動作を繰り返す）という問題を生じる。

そこで、この発明は、水皿の閉塞・開放に際し、所定の閉塞位置又は開放位置からアームがわずかにずれたときに生じるアームの動作制御の不具合を防止することを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明は、所定の位置信号（水皿の停止を指示する信号）を受信して駆動手段が停止した場合において、その位置信号のあとに、前記位置信号を受信できなくなった場合においても、この駆動手段をすぐには再稼動しないようにした。
これにより、上記のように、ギアの遊びに起因してアームが逆回転（バックラッシ）して所定の閉塞・開放位置からわずかにずれた場合でも、制御手段の誤判断によってアームの揺動が再開されるのを防止することができる。

前記の「所定の位置信号」とは、正常な位置信号と異常な位置信号とを明確に区別し得る停止信号のことをいう。例えば、上記のようにホール素子から位置信号を発信する構成においては、稀に前記ホール素子がノイズ信号（本来の位置信号ではない異常な信号）を発することがある。この場合に、このホール素子が発信した信号に基づいて、駆動手段が即座に駆動を開始すると、その信号がノイズ信号であった場合、その駆動手段が誤動作することになる。

このようなノイズ信号はそれほど頻繁に生じるものではなく、正常な位置信号と比較するとその割合はわずかなものである。このため、同一の位置信号を所定の時間受信すれば、ノイズ信号の影響を受けることなく、正常な位置信号のみを明確に区別し得る。

また、前記の「位置信号を受信できなくなった場合」とは、アーム停止時の逆回転（バックラッシ）を考慮したものであって、この逆回転によって、アームが閉塞位置又は開放位置からずれて、位置信号（停止信号）の受信ができなくなった場合でも、その直前に位置信号の受信によって停止したのであれば、その停止状態を維持して駆動手段の再稼動を行わないようにしたものである。

この製氷機の構成としては、下向きに開口する製氷室が区画形成された製氷皿と、一端を支点として揺動することにより前記製氷室を開閉する水皿と、この水皿を揺動する駆動手段と、前記水皿の閉塞位置と開放位置をそれぞれ検出してその位置信号を発信する水皿位置検出手段と、この水皿位置検出手段からの位置信号を記憶するとともに、その位置信号に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたセル型の製氷機において、前記制御手段は、前記水皿位置検出手段から発信される同一の位置信号が一定時間続けば、前記水皿が前記閉塞位置又は開放位置に位置するものと判断するようにすることができる。

この同一の位置信号を受信する一定時間は、製氷機の設計段階で適宜設定し得るものであって、この設定によって、位置信号とノイズ信号とを区別し得るようにするとともに、アームの停止位置の微調整（位置信号を受信し始めてから、アームが停止するまでの揺動角度の調整）を行うこともできる。

また、電源投入直後の初回の水皿の揺動の前に、その時点で前記制御手段が記憶している位置信号を一旦消去し、前記制御手段が前記位置信号を何も保持しない状態で、前記水皿の駆動手段に揺動指令を発するようにすることもできる。

この電源投入直後においては、マイコンの初期設定がなされ、その初期設定では、所定時間の間に水皿位置信号や温度データ等の取り込みが行われる。また、迅速に製氷運転を立ち上げるため、圧縮機がこの位置信号の取り込み等とほぼ同じタイミングで起動する。この圧縮機は、電源投入直後はフル駆動するために振動が大きく、その振動が水皿に伝わってその水皿の位置がわずかに変動することがある。このため、特に、水皿が閉塞位置又は開放位置の末端にある場合は、前記振動によってその位置信号を受信したり、しなかったりして、前記所定時間の間に位置信号の取得が完了せず、制御手段が水皿の位置を把握できない状態（位置不定の状態）となる。このような位置不定の状態のまま製氷工程に移行すると、駆動手段による水皿の揺動がスムーズにいかないことがある。

そこで、上記のように記憶した位置信号を一旦消去する（水皿が、閉塞位置又は開放位置のいずれでもない中間位置にあると認識させる）ことによって水皿の位置情報が確定するため、製氷工程に移行した後のこの水皿の揺動がスムーズに行われる。

また、前記構成においては、前記制御手段が所定の時間間隔で前記位置信号を検知し、その位置信号が予め決めた所定の回数連続して受信された際に、前記一定時間に達したと判断するようにすることもできる。

この位置信号は、前記のように所定時間継続するものであってもよいし、短時間のパルス状のものでもよい。このパルス状のものであっても、所定回数連続して受信することができれば、トータルとして前記所定時間継続して受信したのと同様に扱うことができるからである。その位置信号の連続受信回数が多いほど、正常な位置信号のみを明確に区別することができるが、その受信回数は、アームの揺動速度や停止位置等を考慮に入れた上で適宜決定する。

また、信号探知のための時間間隔は、前記の連続受信回数を考慮しつつ適宜決定する。前記水皿位置検出手段は、後述するように、例えば、磁気センサと、その磁気センサに対向するようにアーム等の表面に配置された磁石とで構成されるが、この検出は両者がほぼ真正面に対向している短時間の間になされ、それを外れると磁力の検出ができない。このため、アームの回転速度が大きい時は前記時間間隔を短くして、前記の連続受信回数を確保するようにする必要がある。

前記各構成においては、前記位置信号の信号電圧が、一定時間、所定の範囲内にあるときに、前記水皿が前記閉塞位置又は開放位置に位置するものと判断するようにすることができる。

前記位置信号は、一般的には電気信号であって、その位置情報はこの電気信号の電圧の高低によって与えられる。例えば、水皿（アーム）が閉塞位置にあるときは低電圧、開放位置にあるときは高電圧が位置信号として付加されるように構成すれば、制御手段がいずれの位置信号（電圧）を検知したかによってその位置を特定することができる。この場合も、ノイズ信号の影響を極力除去するため、所定時間継続して前記位置信号を受信した際にのみ、その位置の判断を行うようにする。

この水皿位置検出手段は、前記水皿の閉塞位置と開放位置の両位置に対応して設けられた磁気センサと、前記水皿を揺動するアームの表面に、前記両位置で前記磁気センサと対向するように配置された磁石とで構成することができる。

この磁気センサとして、例えばホール素子を採用し得る。このホール素子は、磁石が接近してこの素子内を通過する磁束密度が変化した際に、その変化に対応して電気信号を発生させる（電圧を生じさせる）素子である。このホール素子として、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるものが知られ、その化合物半導体の種類によって発生する電圧が異なる。そこで、閉塞・開放の両位置に異なる種類のホール素子を配置することによって、検知した位置信号の電圧から、いずれの位置で停止したかを特定することができる。
この水皿位置検出手段は、前記磁気センサに限定されず、水皿の位置・傾き等を検知し得るセンサを適宜選択して使用し得る。

前記各構成においては、前記制御手段が、製氷工程の間、常時、前記水皿位置検出手段からの位置信号の有無を探知し続けるようにすることもできる。

この製氷工程の間は、特に氷のつまり等による水皿の揺動異常が生じやすいが、このように位置信号の有無を検知し続けることによって、その揺動異常をいち早く発見することができる。この検知を製氷機に電源が投入されている間常時行うようにすることによって、製氷工程以外において水皿が異常な挙動（部品の破損等による水皿の急な開放等）をした場合においても、その異常を迅速に発見することができる。

また、前記各構成において、前記制御手段が、前記閉塞位置及び開放位置に対応した位置信号の両方を同時に受信した際に、異常な信号を受信したと判定し、製氷工程を停止するようにすることができる。

上述したように、前記アームの閉塞・開放位置はその回転揺動範囲のほぼ両端にあるので（図４参照）、単に水皿位置検出手段を搭載した基板上の短絡や、一過性のノイズ信号の影響は考えにくく、この装置に明らかな異常（故障）が生じている可能性が高い。このため、このような異常信号を制御手段が受信した時は、直ちに製氷工程を停止することによって、この装置の異常の拡大を防止する対策をとり得る。

また、前記各構成において、前記制御手段が、予め決めた所定の時間を経過しても、前記水皿の閉塞位置又は開放位置のいずれの位置信号も受信しない場合に、異常が生じたと判定し、製氷工程を停止するようにすることもできる。

この水皿は、通常は閉塞位置又は開放位置のいずれかにあって、その反対側の位置への移動は短時間（数十秒程度）のうちになされる。このため、反対側への移動開始後、所定の時間を経過した後も制御手段が位置信号を受信しない場合は、前記と同様に、この装置に明らかな異常（水皿が途中で止まっている等）が生じている可能性が高い。このため、この場合は製氷工程を停止することによって、この装置の異常の拡大を防止する対策をとり得る。

また、前記停止の際に、その原因となった異常の内容を製氷機本体に設けた表示盤に表示するようにすることもできる。

このように異常の内容を表示することによって、それに対する修理等の対応を早急に行うことができるため、迅速に製氷機の運転を再開し得る。

この発明によると、水皿が閉塞・開放位置で所定の位置信号を受信して停止した場合において、その停止の反動で各位置からアームがわずかにずれた場合でも、アームが再稼動するのを防止することができる。このため、水皿がほぼ所定位置にあるにもかかわらず、アームが停止位置付近でいつまでたっても停止しないという誤作動を防止することができ、スムーズに製氷・排氷作業を行うことができる。

この発明に係る製氷機の装置構成は、図２乃至４に示した従来技術に係るものと同じである。
この製氷機全体の制御系を図６の概略図に基づいて説明する。この製氷機は、電源基板ＰＢに設けられた電源ＡＣから電源供給を受けるとともに、この電源基板ＰＢから電源供給を受けるマイコン基板ＭＢに、設定温度や異常状態を表示する表示基板ＤＢ、ホール素子を搭載して水皿の揺動を検知するホール素子搭載基板ＨＢ、凝縮ファンモータＣＦＭ、製氷工程の際に水皿に水を供給するためのウォーターポンプＷＰ、水の供給を制御する給水弁ＷＶ、庫内外の温度を検知する温度センサＴＨ１、ＴＨ２、水皿内の水の量を検知するフロートスイッチＦＳが搭載又は接続されている。

さらに、このマイコン基板ＭＢには複数の出力リレーＸ１〜４が搭載されていて、これらの出力リレーＸ１〜４の制御によって、冷凍サイクルを構成するコンプレッサＣＰＲ、このコンプレッサＣＰＲの過負荷状態を解消する過負荷リレーＯＬＲ、コンプレッサ起動用の起動リレーＳＴ．Ｒ、貯氷量を検知するストックスイッチＳＴ．Ｓ、ギアモータＲＭ、ホットガス弁ＨＧＶを駆動している。また、コンデンサＣｒ、Ｃｓを回路中に設けることによって、各機器の運転の安定化を図っている。なお、この製氷機の製氷機能自体は従来のものと同じなので、説明は省略する。

この製氷機に電源を投入して起動すると、そのアームは図１に示す制御フローに従って揺動する。まず、電源投入直後に制御手段が揺動信号を受信して、開放位置に向けて揺動を開始する（同図中のＳ１）。この制御手段は、この製氷機が製氷工程にある間、常時２ミリ秒の時間間隔で、ホール素子から発信される位置信号の有無を探知し続けている（同図中のＳ２）。

この製氷機の水皿２を揺動するアーム６はギアモータ３によって駆動され、そのギア比（減速比）は１：３７５、電源周波数は６０Ｈｚ、モータの極数は２４である。この仕様において、アーム６は４．８度／秒の角速度で揺動される。後述する位置信号の連続受信回数は７５回であって、この受信に要する時間は０．１５秒で、その間にアーム６は０．７２度揺動する。

このアーム６の先端には、従来技術において説明したのと同様に磁石７が設けられていて、その磁石７の磁力を基板に設けたホール素子４で検知するようになっている。このホール素子４による磁気検知は、対向して配置された磁石７との重なり合いが生じる範囲内（図５（ａ）に示した両端矢印の範囲内）においてなされ、この範囲内にアーム６が位置する場合に、このホール素子４が位置信号（同図中に示すようにアーム６が左傾している場合においては、開放位置信号）を検知してこれを制御手段に発信する。このホール素子４として前記揺動角度よりも大きなサイズのものを採用することにより、この揺動の間、アーム６が常に図５（ａ）に示した矢印の範囲内に位置するようにすることができる。このため、ホール素子４は、磁石７による磁気を常に検知し続けることができる。

この制御手段が、閉塞及び開放の両位置信号を同時に受信した場合は（図１中のＳ３）、この製氷機の運転を制御する基板に異常電流が生じている等の何らかの異常（故障）が生じている可能性がある。このような状態において、そのまま運転を継続すると、製氷機に致命的な故障が生じる恐れがある。そこで、制御機構がホール素子４からこのような位置信号を受信した際には、製氷機の運転の停止信号を発して、直ちに製氷工程を停止させる（同図中のＳ４）。

また、この制御手段が、所定時間を経過した後もいずれの位置信号をも受信しない場合は（同図中のＳ５）、水皿２の揺動が途中で止まっている等の異常（故障）が生じている可能性がある。この場合も、前記と同様に、製氷機の運転の停止信号を発して、直ちに製氷工程を停止させる（同図中のＳ４）。

この探知において、同一位置信号（例えば図５（ａ）における開放位置信号）を連続して所定回数受信した場合に（図１中のＳ６）、この水皿２が所定位置（例えば開放位置）にあるものと判断して、アーム６の揺動を停止する。この連続受信回数は、位置信号探知の時間間隔やホール素子４のサイズ、アーム６を停止させたい位置等を考慮して、適宜変更してもよい。

このように同一位置信号を連続受信して、その水皿位置を確定したら、所定の製氷・排氷工程に移行する（図１中のＳ７）。さらに、その製氷・排氷工程が終了したら、制御手段が所定の排氷又は製氷信号をギアモータ３に発信して、次の工程（揺動）に移行する（同図中のＳ８）。

この制御フローにおいては、前記同一位置信号によって一旦停止すると、次の揺動のための制御信号（排氷又は製氷信号）が発せられるまでは、ギアモータ３が駆動することはない。このため、上述したようにギアモータ３を構成するギアの遊びに起因して、その停止の反動でアーム６が若干逆回転してホール素子４と磁石７との重なり合いがなくなった場合であっても(図５（ｂ）参照)、誤作動によりアーム６が揺動を繰り返すのを防止することができる。

この製氷機の本体には、表示盤が設けられてあって、上述した各異常によって製氷機の運転が停止した際には、この表示盤にその異常の内容が表示されるようになっている。このため、使用者はその内容に応じてこの製氷機の修理等の対応を早急に行うことができ、迅速にこの製氷機の運転を再開し得る。

この実施形態においては、アームに磁石を設けてその揺動を検知するようにしたが、水皿に磁石を設けて、その揺動を直接検知する構成も採用し得る。この水皿及びアームの誤動作を防止するという作用を同様に発揮し得るからである。

この発明に係る製氷機の制御フローを示す図 一般的なセル型製氷機の要部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図 図２に示すセル型製氷機の水皿を開放した状態を示す側面図 アームの揺動を示す側面図 ホール素子の作用を示す側面図であって、（ａ）は磁気検知範囲内、（ｂ）は磁気検知範囲外 製氷機の制御系を示す図

符号の説明

１ 製氷皿
２ 水皿
３ ギアモータ
４ 水皿位置検出手段（ホール素子）
５ 水皿駆動軸
６ アーム
７ 磁石
８ 回転カム
ＣＬ 閉塞位置
ＯＰ 開放位置

Claims (9)

1. 下向きに開口する製氷室が区画形成された製氷皿（１）と、一端を支点として揺動することにより前記製氷室を開閉する水皿（２）と、この水皿（２）を揺動する駆動手段と、前記水皿（２）の閉塞位置（ＣＬ）と開放位置（ＯＰ）をそれぞれ検出してその位置信号を発信する水皿位置検出手段（４）と、この水皿位置検出手段（４）からの位置信号を記憶するとともに、その位置信号に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたセル型の製氷機において、
   前記制御手段は、前記水皿位置検出手段（４）から発信される同一の位置信号が一定時間続けば、前記水皿（２）が前記閉塞位置（ＣＬ）又は開放位置（ＯＰ）に位置するものと判断するようにしたことを特徴とする製氷機。
2. 電源投入直後の初回の水皿（２）の揺動の前に、その時点で前記制御手段が記憶している位置信号を一旦消去し、前記制御手段が前記位置信号を何も保持しない状態で、前記水皿（２）の駆動手段に揺動指令を発するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の製氷機。
3. 前記制御手段は、所定の時間間隔で前記位置信号を検知し、その位置信号が予め決めた所定の回数連続して受信された際に、前記一定時間に達したと判断するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の製氷機。
4. 前記制御手段は、前記位置信号の信号電圧が、一定時間、所定の範囲内にあるときに、前記水皿（２）が前記閉塞位置（ＣＬ）又は開放位置（ＯＰ）に位置するものと判断するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の製氷機。
5. 前記水皿位置検出手段（４）が、前記水皿（２）の閉塞位置（ＣＬ）と開放位置（ＯＰ）の両位置に対応して設けられた磁気センサ（４）と、前記水皿（２）を揺動するアームの表面に、前記両位置（ＣＬ、ＯＰ）で前記磁気センサ（４）と対向するように配置された磁石（７）とから構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の製氷機。
6. 前記制御手段は、製氷工程の間、常時、前記水皿位置検出手段（４）からの位置信号の有無を探知し続けることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の製氷機。
7. 前記制御手段が、前記閉塞位置（ＣＬ）及び開放位置（ＯＰ）に対応した位置信号の両方を同時に受信した際に、異常な信号を受信したと判定し、製氷工程を停止するようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の製氷機。
8. 前記制御手段が、予め決めた所定の時間を経過しても、前記水皿の閉塞位置（ＣＬ）又は開放位置（ＯＰ）のいずれの位置信号も受信しない場合に、異常が生じたと判定し、製氷工程を停止するようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の製氷機。
9. 前記停止の際に、その原因となった異常の内容を製氷機本体に設けた表示盤に表示するようにしたことを特徴とする請求項７又は８に記載の製氷機。

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