(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水ポンプが作動すると給水タンクに貯蔵されている水を製氷容器に供給するようになる自動製氷機の給水方法において、
所定の給水時間テーブルと無負荷検出基準電流値を設定するための初期化ステップと、
給水モーターをターンオンとして給水を開始した後、給水時間タイマーをスタートさせるステップと、
前記給水モーターに流れる電流値をホールセンサーを用いて検出するステップと、
前記ホールセンサーにより検出されたモーター電流値が前記無負荷検出基準電流値に対し同一であるか小さければ、給水モーターをオフとして水がないことを表示するステップと、
前記検出されたモーター電流値が前記無負荷検出基準電流値より大きければ、前記テーブルから検出されたモーター電流値に該当する給水時間を検索するステップと、
前記タイマーの現在時間が前記検索された給水時間に対し同一であるか長ければ、タイマーをリセットして給水モーターをオフとするステップとを含むことを特徴とする冷蔵庫における自動製氷機の給水制御方法。
【請求項２】
給水ポンプが作動すると給水タンクに貯蔵されている水を製氷容器に供給するようになる自動製氷機の給水装置において、
制御信号に応じて前記給水ポンプを駆動するための給水モーター駆動手段と、
給水モーターに流れる電流により発生する磁場を検出するためのホールセンサーと、
前記ホールセンサーの出力を増幅するための増幅器と、
前記給水タンクに水がないことを表示するためのディスプレイ素子と、
前記給水モーター駆動手段を制御して前記給水モーターをオンとして内蔵されているタイマーをスタートさせ、アナログ入力ポートで前記増幅器の出力を受信して前記モーター電流値を検出し、そのモーター電流値を所定の無負荷検出基準電流と比較して、無負荷状態が検出されると、制御信号を出力して前記給水モーターをオフとするとともに前記ディスプレイ素子を点灯させ、無負荷状態でなければ、検出された電流値に該当する給水時間を所定のテーブルから検索して前記タイマーの現在時間と給水時間を比較して給水終了のための制御信号を出力するマイコンとを備えることを特徴とする冷蔵庫における自動製氷機の給水制御装置。
【請求項３】
前記ホールセンサーは、前記給水モーター駆動手段からモーターに連結される電源線路の一側に円筒状のヨークを設けた後、そのヨーク内に設けられることを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫における自動製氷機の給水制御装置。
【請求項４】
前記ホールセンサーは、前記給水モーター駆動手段からモーターに連結される電源線路の一側に鉄心コイルを設けた後、その鉄心コイルにより発生する磁場を検出するように位置することを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫における自動製氷機の給水制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷蔵庫の自動製氷機に係り、より詳しくは、冷蔵庫の自動製氷機の給水用モーターに流れる電流（以下、モーター電流とする)により発生する磁場をホールセンサーで感知して給水動作を制御する自動製氷機の給水制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動製氷機を備えた家庭用の冷蔵庫では、製氷室あるいは冷凍室に設けられた製氷容器に給水装置により給水して製氷した後、 駆動機具により製氷容器を回転させて上下を反転させることにより、離氷させて氷を貯蔵容器に貯蔵し、再び製氷容器に給水して製氷する動作を繰り返すようになっている。
【０００３】
図６は製氷室が独立して設けられた典型的な冷蔵庫の断面図である。図６において、冷蔵庫の本体１には、冷凍室２、冷蔵室３及び製氷室４が形成されており、冷却器６により冷却された冷気がファン５により前記各室に供給されるようになっている。前記製氷室４内には本発明に関連する自動製氷機が設けられているが（一部の冷蔵庫では、独立した製氷室無しに冷凍室に自動製氷室が備えられている）、この自動製氷機の駆動部１６の内部にはモーター、歯車機構及び駆動軸よりなる駆動機構が設けられており、その駆動機構はモーターの回転を歯車機構により減速して軸に伝達するようになっている。
【０００４】
プラスチックなどよりなる製氷容器１５は開口されている上面を有する長方形の容器であって、その内部が複数の凹部に区切られている。かつ、前記製氷容器１５には、各凹部の間を連通させるための導水溝が設けられている。
【０００５】
製氷容器１５の下方には、製氷室（或いは冷凍室）内に出し入れできるようにして収納されている貯蔵容器１７がある。
【０００６】
自動製氷機の給水装置１０は、冷蔵室３内に収納されて水を貯蔵する給水タンク１１と、給水タンク１１に貯蔵されている水を引き上げるための給水ポンプ１３と、給水ポンプ１３により引き上げられた水を製氷容器１５に供給するための給水管１４とにより構成されている。給水管１４の先端は製氷容器１５に接しており、給水ポンプ１３の動作は製氷過程を通して制御回路により制御される。
【０００７】
給水タンク１１には、外部から給水するための給水口１２が備えられている。
【０００８】
図７は従来の冷蔵庫の給水関連部分を拡大した図であり、図８は図７の感知棒２９ａ，２９ｂが備えられた従来の給水装置についてのブロック図である。
【０００９】
図７に示す例では、給水タンク２１は製氷のための水を供給するが、この給水タンク２１は冷蔵室に位置して収納可能になっているので、給水タンクの水が無くなると、給水タンク２１を引き出して水を満たした後、再び収納して水を供給するようになっている。給水タンク２１には、該タンクを反転して水を入れるための給水口２４が設けられており、前記給水口２４はばねにより外側に力を受ける弁２３ｂにより移動時に給水タンクの水が漏れることを防止する。一方、図６に概略的に表したように、外部から水を直接供給する給水タンクもある。
【００１０】
水が入っている給水タンク２１を補助タンク２２の上側に載せると、補助タンクの上側突起２３ａにより給水口の弁２３ｂが開放して給水タンク２１の内部の水が補助タンク２２に流れ込む。この時補助タンク２２の水が上昇されて一定の水面の高さになると給水口の弁２３ｂから水の供給を断ち切るようになっている。それから前記補助タンク２２の水は給水ポンプ２５のポンピング動作により給水管２６を通して製氷容器２７（簡略化して示す）に供給される。これにより、補助タンクの水が減少して水面が低くなると、開放された前記給水口の弁２３ｂを通して再び水が流れ込む。その後、このような過程を繰り返すことにより補助タンク２２に常に一定量の水が貯蔵される。
【００１１】
給水動作の制御のための水の存在有無を判断する際、従来は補助タンク２２に一定量の水が貯蔵されて第１感知棒２９ａと第２感知棒２９ｂとの間に水が接している場合、前記第１及び第２感知棒２９ａ，２９ｂの間には電流が流れるので、これを検知して水が存在すると判断する。一方、補助タンク２２の水がすべて給水されて前記第１及び第２感知棒２９ａ，２９ｂの間に水が接しない場合には、前記第１及び第２感知棒２９ａ，２９ｂに電流が流れないので水が存在しないと判断する。
【００１２】
図７及び図８を参照して具体的に説明すると、電流感知部３１は所定の電圧を第１感知棒２９ａに印加して水を通して第２感知棒２９ｂに電流が流れると、これを感知してハイ信号をマイコン３２に送る。そして、マイコン３２は電流感知部３１の出力をディジタル入力ポートＤＩ０で受信して水が存在するかしないかを判断した後、給水モーター駆動部３３を介して給水ポンプ２５のモーターを作動させてポンピング動作により補助タンクの水が製氷容器２７に給水されるようにする。
【００１３】
一方、所定の時間の経過後、給水タンク２１内の水がすべて給水されて補助タンク２２に貯蔵された水が無くなると、電流感知部３１は前記第１及び第２感知棒２９ａ，２９ｂの間で電流が流れないことを感知してロー信号を出力する。そして、これを受信したマイコン３２は水がないことを判断した後、給水モーター駆動部３３を制御して給水ポンプ２５の動作を停止させる。
【００１４】
しかしながら、上述した従来の給水装置では、前記電流感知部の感知棒が水に直接接触することにより、水に含まれている異物質が感知棒に付着して電流の導通を阻害するのみならず、感知棒の腐食を引き起こす。また、感知棒を固定するためのホルダー２８に水分が残存するときは、水がなくても水があると判断して誤動作をもたらす。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、水による検知部の腐食の問題を生じず、付着水の残存による誤動作のない自動製氷機の給水制御方法及び装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の方法は、給水ポンプが作動すると給水タンクに貯蔵されている水を製氷容器に供給するようになる自動製氷機の給水方法において、所定の給水時間テーブルと無負荷検出基準電流値を設定するための初期化ステップと、前記給水モーターをターンオンとして給水を開始した後、給水時間タイマーをスタートさせるステップと、前記給水モーターに流れる電流値をホールセンサーを用いて検出するステップと、前記ホールセンサーにより検出されたモーター電流値が前記無負荷検出基準電流値に対して同一であるか小さければ、給水モーターをオフとして水がないことを表示するステップと、前記検出されたモーター電流値が前記無負荷検出基準電流値より大きければ、前記テーブルから検出されたモーター電流値に該当する給水時間を検索するステップと、前記タイマーの現在時間が前記検索された給水時間に対して同一であるか長ければ、タイマーをリセットして給水モーターをオフとするステップとを含むことを特徴とする。
【００１７】
前記他の目的を達成するために本発明の装置は、給水ポンプが作動すると給水タンクに貯蔵されている水を製氷容器に供給するようになる自動製氷機の給水装置において、制御信号に応じて前記給水ポンプを駆動するための給水モーター駆動手段と、前記給水モーターに流れる電流により発生する磁場を検出するためのホールセンサーと、前記ホールセンサーの出力を増幅するための増幅器と、前記給水タンクに水がないことを表示するためのディスプレイ素子と、前記給水モーター駆動手段を制御して前記給水モーターをオンとして内臓されているタイマーをスタートさせ、アナログ入力ポートで前記増幅器の出力を受信して前記モーター電流値を検出し、そのモーター電流値を所定の無負荷検出基準電流と比較して、無負荷状態が検出されると、制御信号を出力して前記給水モーターをオフとするとともに前記ディスプレイ素子を点灯させ、無負荷状態でなければ、検出された電流の大きさに該当する給水時間を所定のテーブルから検索して前記タイマーの現在時間と給水時間を比較して給水終了のための制御信号を出力するマイコンとを備えることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明の好適な実施の形態をより詳しく説明する。
【００１９】
本発明による自動製氷機が備えられた典型的な冷蔵庫は、図６のように構成される。本発明による給水関連部分は、給水口１２が露出されている給水タンク１１、給水ポンプ１３及び給水管１４を備えている。
【００２０】
本発明による給水制御装置は、図１に示すように、マイコン５０、貯氷容器充満感知部５１、温度センサー５２、給水モーター駆動部５５、給水ポンプ１３、ＬＥＤ５６、反転モーター駆動部５３、製氷容器反転モーター５４とからなっている。
【００２１】
温度センサー５２は製氷容器１５の付近に設けられて製氷状態を検出するためその温度を感知し、貯氷容器充満感知部５１は製氷室或いは冷凍室にある貯氷容器１７内の氷の充満状態を感知するための感知スイッチＳＷ１を備えており、貯氷容器１７内の氷の充満状態をハイ或いはロー信号を用いて示す。反転モーター駆動部５３はマイコン５０の制御に応じて製氷容器反転モーター５４を駆動させて製氷容器１５で製氷された氷を離氷させ、発光ダイオード５６は給水タンク１１に水がないことを表示する。
【００２２】
給水モーター駆動部５５はマイコン５０の制御信号に応じてオン・オフとされてモーターの電源を連結或いは遮断させるためのリレーＲＬ１を備えて給水モーター１３ａの動作をオン・オフさせる。給水ポンプ１３の給水モーター１３ａはオン状態になると、給水タンク１１の水を製氷容器１５に給水する。
【００２３】
この際、給水モーター駆動部５５と給水モーター１３ａを通して流れるモーター電流（ｉm）は線路４１に巻かれた円筒状のヨーク４２の片側に位置するホールセンサー４５によりその電流値が感知される。
【００２４】
すなわち、ホールセンサー４５は周知のように、ホール効果(Hall Effect）を用いたものであり、ＧａＡｓ，ＩｎＳｂ，Ｇｅなどの素子がある。素子を駆動する方法には、定電流方式、 定電圧方式がある。本発明の実施例では、定電流方式でホールセンサー４５が駆動されてモーター電流（ｉm）により発生した磁場の強さをホール電圧（ＶH）に変換する。定電流源４４が提供する駆動電流（Ｉｃ）がホールセンサー４５に入力されると、ホールセンサー４５は線路４１を通して流れるモーター電流（ｉm）により発生した磁場を感知して該当ホール電圧（ＶH）の大きさとして出力する。
【００２５】
ホールセンサー４５が出力するホール電圧（ＶH）は差動増幅器４６で増幅された後、マイコン５０のアナログ入力ポート（ＡＩ１）に直接入力される。すなわち、本発明の実施例では、モーター電流（ｉm）が正常負荷時 （即ち、給水タンク１１に水が存在する場合）と無負荷時（即ち、給水タンク１１に水が存在しない場合）とに区分されて相異なる値をとる。通常、無負荷時の電流値は正常負荷時の電流値より低いので（たとえば、正常負荷時のモーター電流値は約１５０ｍＡ、無負荷時のモーター電流は ８０ｍＡ）、このようなモーター電流値の差によるホール電圧（ＶH）の変化を検出して給水タンク(図６の１１参照）における水の存在有無を判断することができる。
【００２６】
増幅されたホール電圧がマイコンのアナログ入力ポート（ＡＩ１）に直接入力されると、マイコン５０がこれをディジタル信号に変換し、その大きさを所定の基準値と比較してモータ電流が正常負荷時の電流であるか無負荷時の電流であるかを判断する。
【００２７】
一方、ホールセンサー４５は、図１の線路４１から延びる点線で示したように、円筒状のヨークを用いることなく、且つその部分の線路を除去して線路４１に直列に鉄心コイル４３を連結した後、この鉄心コイル４３の近くにホールセンサー４５を位置させて、鉄心コイル４３で発生する磁場をホールセンサー４５が感知することもできる。
【００２８】
図１に示したマイコン５０は自動製氷機の全体動作を制御するが、このマイコン５０により行われる動作の流れを図２及び図３を参照して説明すると、次のとおりである。
【００２９】
図１、図２及び図３を参照すれば、 ステップＳ１００では初期化を行う。初期化過程では、給水タンクに水がないことを感知するための無負荷検出基準電流値（ｉth）を設定し、正常電流値に応じて給水時間を決めるためのテーブルを設定する。すなわち、給水タンク１１に水が十分に満たされた場合、製氷容器に給水される水の量は、図４に示したように、給水ポンプ１３の動作時間（Ｔ）により決められる。しかしながら、給水ポンプにより給水管を通過する時間当たり水の量は正常負荷時のモーター電流値と関連するので（通常、正常負荷時のモーター電流値が大きければ相対的に多い量の水が給水管を通して流れる）、正常負荷時の電流値（或いは所定の期間にわたるモーター電流値の平均）に応じて給水時間（Ｔ）を調節する必要がある。
【００３０】
したがって、本発明の実施例における初期化過程で、正常負荷時のモーター電流値の大きさ（或いは所定の時間にわたるモーター電流値の平均）に応じて給水時間（Ｔ）を設定するためのテーブルを予め定義して、検出されたモーター電流値に応じて該当給水時間を読取り給水量を調節する。すなわち、図４を参照すれば、モーターがオンとされる初期に瞬間的に多い量のピーク電流が流れてから正常負荷電流が流れる。次いで、給水時間（Ｔ）が経過すると、モーターをオフとして給水量を制限する。この際、 Ｔ１時間のモーター電流の平均値を求めた後、前記テーブルを用いてＴ２時間を変化させることにより、給水量をより正確に調節することができる。
【００３１】
たとえば、本発明の実施例においては、次の表１のようにＴ１時間に流れるモーター電流の平均値（Ｉａｖ）を計算した後、これにより給水モーター１３ａを停止させるための時間（Ｔ２）を決める。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
前記表において、給水モーター１３ａがオンとなりＴ１（２秒）時間に検出されたモーター電流の平均値（Ｉａｖ）が約１３５ｍＡであれば、Ｔ２は７．5ｓｅｃ（秒）であり、全体の給水時間（Ｔ）は Ｔ＝２＋７．５＝９．５ｓｅｃであることがわかる。
【００３４】
一方、初期化過程で無負荷検出基準電流値（ｉth）は、図５に示したように無負荷時の電流値より若干高く設定することが望ましい。
【００３５】
次いで、初期化過程が終了すると、マイコン５０はディジタル出力ポート（ＤＯ１）を通して給水モーター駆動部のリレー（ＲＬ１）をオンとして給水ポンプのモーター１３ａに電源を印加させて給水動作を開始する（Ｓ１０１）。
【００３６】
給水モーター１３ａが作動すると、マイコン５０は給水時間をカウントするためのタイマーをスタートさせ（Ｓ１０２）、ホールセンサー４５で給水モーター１３ａに流れる電流（ｉm）の大きさを検出する。すなわち、給水モーターがオンとなると、給水モーター駆動部５５と給水モーター１３ａとの間にはモーター電流（ｉm）が流れる。この際、線路４１を流れるモーター電流（ｉm）によりモーター電流の大きさに比例する磁場が発生する。
【００３７】
したがって、本発明の実施例においては、線路４１に円筒状のヨーク４２を設け、このヨーク４２にホールセンサー４５を設けて磁界の強さをホール電圧（ＶH）の大きさとして感知する（Ｓ１０３）。
【００３８】
ここで、給水モーター１３ａの線路４１を通して流れるモーター電流（ｉm）の大きさは、図５に示したように、電源がオンとなる初期にピーク電流が流れて瞬間的に上昇する。次いで、給水モーター１３ａに正常的に負荷がかかる場合（すなわち、給水タンク１１に水が存在するとき）には正常的な負荷電流の大きさを保つ。その後、給水タンク１１の水が無くなり無負荷状態となると、線路４１に流れるモーター電流（ｉm）は減少して無負荷時の電流の大きさを保つ。この際、通常負荷時の電流は無負荷時の電流より大きい。たとえば、本発明の実施例のように直流モーターを用いるときは、正常負荷時には約９０乃至１５０ｍＡの電流が流れるが、無負荷時には約８０ｍＡ程度の電流が流れる。
【００３９】
次に、図２を参照すれば、ステップＳ１０４でホールセンサー４５で検出されたモーター電流の大きさが無負荷検出基準電流値（ｉth）と同一であるか小さければ、ステップＳ１１３で給水モーター１３ａをオフとする。その後、 ステップＳ１１４で発光ダイオード５６を点灯させて水がないことを表示する。この際、無負荷検出基準電流値（ｉth）を実際の無負荷電流より若干高く設定する。
【００４０】
ステップＳ１０４で、 現在検出されたモーター電流が無負荷検出基準電流値より大きければ、初期化ステップで設定された給水時間テーブルから該当給水時間を検索して読み取る（Ｓ１０５）。
【００４１】
次いで、ステップＳ１０２で開始されたタイマーの現在時間が前記テーブルから検索された給水時間と同一であるか長ければ、タイマーをリセットするとともに、給水モーターをオフとして給水動作を終了する（Ｓ１０６；Ｓ１０７；Ｓ１０８：図３）。この際、給水動作の終了は、マイコン５０が給水モーター駆動部のリレー（ＲＬ１）をオフとして給水モーター１３ａに印加される電源を切ることにより達成される。
【００４２】
給水過程が終了すると製氷過程が行われるが、通常の製氷動作は所定の時間に、或いは製氷容器に温度計を取り付けて製氷完了状態を検出するまで冷却器の冷風を製氷室或いは冷凍室に流すことにより達成される（Ｓ１０９，Ｓ１１０）。
【００４３】
製氷過程が完了すると離氷過程が行われるが、離氷過程では、製氷容器１５を反転させてから離氷して製氷容器１５のもとの位置に復帰させる（Ｓ１１１）。すなわち、マイコン５０が製氷完了を検出すると、反転モーター駆動部５３を通して製氷容器反転モーター５４を回転させて製氷容器（図６の１５参照）を反転させるとともに、製氷容器１５にある氷を貯氷容器（図６の１７参照）に落とす。その後、離氷過程が完了すると、製氷容器反転モーター５４を反対方向に回転させて製氷容器１５を再び元の位置に復帰させる。
【００４４】
このように給水過程、 製氷過程、離氷過程が完了すると、製氷のための１サイクル動作が終わる。離氷過程の完了後、貯氷容器１７における氷の状態を判断して、充満状態でなければ、前記給水、製氷、離氷過程を繰り返すが、充満状態であれば、以上の過程を終了する（Ｓ１１２）。すなわち、貯氷容器１７には氷の充満状態を感知するための感知スイッチ（ＳＷ１）が備えられており、この感知スイッチ（ＳＷ１）がオンとされると、マイコン５０は貯氷容器１７内の氷の充満状態を認知して以上の過程を終了させる。
【００４５】
図５は本発明の実施例において、給水タンクの水が足りない場合、給水ポンプのモーター１３ａに流れる電流の大きさを示したグラフである。
【００４６】
図５を参照すれば、給水タンク１１に水があるときは、給水モーター１３ａがオンとされると、初期にピーク電流が流れて瞬間的なモーター電流の上昇が発生する。次いで、正常負荷電流状態を保ちながら給水タンク１１にある水を製氷容器１５に給水する。給水動作中に給水タンク１１の水が無くなると、モーター電流（ｉm）は無負荷状態となるが、本発明に従ってホールセンサー４５を介してこれを検出し、給水モーター１３ａをオフとするとともに、ＬＥＤを点灯させて水がないことを表示する。
【００４７】
【発明の効果】
上述したように、本発明は給水タンクに水がないことをモーターに流れる電流をホールセンサーを介して検出することにより、感知棒の使用により生じる腐食や付着残留水による誤動作の問題を解消することができる。また、給水量を調節するために給水モーターの動作時間を決める際も、時間当たりの給水量を考慮に入れることにより、さらに正確に給水量を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による給水制御装置の一実施形態を示したブロック図である。
【図２】本発明による自動製氷器の一実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図３】本発明による自動製氷器の図２に続く動作を示したフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態において、給水タンクに水が十分にあるときの給水ポンプのモーター電流値を示したグラフである。
【図５】本発明の一実施形態において、給水タンクに水が十分でなくなったときの給水ポンプのモーター電流値を示したグラフである。
【図６】自動製氷機が備えられた典型的な冷蔵庫の例を概略的に示す縦断面図である。
【図７】冷蔵庫の自動製氷機において、従来の給水関連部分を拡大して示した縦断面図である。
【図８】従来の給水制御装置の例を示したブロック図である。
【符号の説明】
１１  給水タンク
１２  給水口
１３  給水ポンプ
１４  給水管
４１  線路
４２  ヨーク
４３  鉄心コイル
４５  ホールセンサー
４６  差動増幅器
５０  マイコン
５１  貯氷容器充満感知部
５２  温度センサー
５３  反転モーター駆動部
５４  製氷容器反転モーター
５５  給水モーター駆動部
５６  発光ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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