CN1759283A - 制冰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制作在掺水威士忌等中使用的不定形冰的紧凑型的制冰装置。在制作板状冰的制冰容器(13)中,在预先插入带有从旋转轴大体呈放射状伸出的凸棱(18A)的柱(18)的状态下进行制冰。制冰完成后,用电机驱动连接于柱(18)的齿轮组件(20),使柱(18)旋转,破碎并分割板状冰,从而提供不定形冰。
Description
技术领域
本发明涉及可以提供不定形冰的制冰装置。
背景技术
目前在家庭用的冰箱等中,得到普及的自动制冰装置(下面称为制冰装置)是在制冰容器中储存从给水管供给的水制造冰,制冰后用驱动装置把制冰容器转动和反转,使冰脱离容器。
下面参照附图对上述现有的制冰装置进行说明。图26是现有冰箱中的制冰装置的整体结构图。
图27是现有制冰装置的制冰部分的结构图。如图26和图27所示,冰箱主体75由外箱76、内箱77、填充在外箱76和内箱77之间的绝热材料78构成。隔断壁79把冰箱主体75的内部分成上下两部分。在上部形成冷冻室70,在下部形成冷藏室71。送风机73把用装在冷冻室70背面的冷冻循环的冷却器72冷却的冷气强制送到冷冻室70内和冷藏室71内。
装在冷冻室70内的制冰装置74由内部装有电机(图中没有表示)和减速齿轮部(图中没有表示)等的驱动装置85、把支承轴86连接固定在中央部分上的制冰容器87、用于使制冰容器87轴支承在驱动装置85上的框架88等构成。
此外在框架88的一部分上设置限位器89,用于使制冰容器87形变,使冰与容器分离。还在制冰容器87上以搭接在限位器89上的方式设置垫板90。
在制冰装置74的下方有储冰箱81。冷藏室71内的一个区域装有用于储存制冰用水的给水罐82,给水罐82可以自由装拆。给水罐82的给水口83用阀门84进行开闭。
在给水罐82的给水口83的下面设置有盛水皿95。其结构是,如使给水口83朝下来安装给水罐82,则向上压阀门84后,给水口83打开。给水泵96把装在盛水皿95内的水抽出。给水管97连接在给水泵96上,配置成使它的出口靠近制冰装置74的制冰容器87。
下面对此现有的制冰装置74的动作进行说明。使用者把装满水的给水罐82装在规定的位置后,向上压阀门84,给水口83打开,水装满盛水皿95。此后用给水泵96抽出已被装满的水,通过给水管97注入到制冰容器87内。这样在制冰容器87内装满规定量的水在冷冻室70内通过冷却作用冻结成冰。
制成冰后,利用驱动装置85的转动功能,制冰容器87以支承轴86为中心进行转动和反转,垫板90与限位器89搭接。这样制冰容器87被扭动,产生形变,制冰容器87内的冰脱离容器。脱离容器的冰掉到储冰箱81内储存。然后,冰脱离容器的功能完成后的制冰容器87,再利用驱动装置85的反向转动功能,回归到原来的位置。
此后在给水罐82中的水用光之前反复此动作,进行自动制冰、储存冰。
另一方面,在确定所提供的冰的形状的方法中,有在上述现有例子中说明的用制冰容器的形状确定的方法、以及制作成比较大的板状的冰后进行分割的方法。后者的例子发表在特开平8-86548号公报中。
下面参照附图对上述现有的碎冰机进行说明。
图28是把现有的碎冰机的一部分剖开后的侧视图,图29是把现有的碎冰机纵向剖开后的侧视图。在箱形的框架148的顶板部分的凹部149上,形成投入块状冰H的投入口150。盖150A覆盖住投入口150。框架148的内部用设有可以排出被破碎后的碎冰块K的排出口151的隔板152分成两部分。堆积存放碎冰块K的容器153被固定在排出口151的下部。
通常设置在框架148上的开闭门155的背部搭接在容器153的正面口154一侧,随着开闭门155开闭的字形的限位器156被支承在容器153中,在枢轴157上自由转动。碎冰盒159与通过通常业务中使用的重量约4kg的块状冰H的料斗158形成一体,被固定在排出口151的上部。
料斗158的上口160与投入口150连通。
如图29所示,在碎冰盒159内相隔一定间隔设置两个旋转部件161、162,分别利用轴163、164可以自由转动。在两个旋转部件161、162的轴向,以与碎冰的尺寸一致的一定间隔设置2~3个臂165、166,排成一列向外伸出,在臂165、166上分别垂直设置第一锤击尖头167、168。
在与此第一锤击尖头167、168成180度的角度上,与上述相同,在两个旋转部件161、162的轴向设置2~3个臂169、170,排成一列向外伸出。在臂169、170上分别垂直设置第二锤击尖头171、172。在旋转部件161、162之间中央的下方,设置有支撑用第一锤击尖头167、168和第二锤击尖头171、172依次破碎的冰块H的山形支撑部。
在此支撑部上,在上述任何一个锤击尖头的前端通过的位置形成圆弧形凹部174。
如图28所示,使两个旋转部件161、162的轴163、164的一端伸到碎冰盒159的外部,使一个旋转部件161和另一个旋转部件162的第一锤击尖头167、168彼此之间的相位转位90度,分别被安装在定时齿轮175、176上。把链轮177固定在另一个旋转部件162的轴164上,把链轮178固定在安装于料斗158的外侧面上的电机M的主轴上,在链轮177和链轮178上挂上链条179。
在这样构成的碎冰机中,从料斗158投入块状冰H,旋转部件161、162旋转,一个旋转部件161和另一个旋转部件162的第一、第二锤击尖头167、168、171、172交互锤击此冰块H,从投入的前端依次破碎冰块H。
可是,在上述现有的制冰装置的结构中,冰的形状由制冰容器的形状决定,每次只能制作相同形状的冰,此外在制冰完成后,由于要扭转制冰容器,使冰脱离,冰的形状在侧面要带有斜度,此外冰的角部要带有圆角。因此,在掺水威士忌等中使用时,只能提供看上去形状不太好的冰。
另一方面,为了提供看上去形状好的冰,要把碎冰机设置在制冰装置中,在现有的碎冰机中,为了分割冰,要把在制冰部制作的板状的冰从制冰部通过料斗输送到旋转部件上,对冰进行分割,所以需要有冰的输送装置。
此外,旋转部件需要至少有夹入板状冰的尺寸,而且制冰部和输送装置都必须至少具有装入冰的体积,所以存在有制冰装置变大的问题。而且,由于分割冰需要大的转矩,所以需要比较大的电机,成为制冰装置变大的主要原因。
发明内容
本发明是为了解决上述现有课题的发明,其目的在于提供一种小型的制冰装置,可以提供在所形成的冰块侧面不带有大的倾斜和圆角、在掺水威士忌等中使用时看上去好看的不定形的冰。
本发明的制冰装置,包括制作板状冰的制冰部、把上述制冰部所制成的上述板状冰在上述制冰部内分割成多块的分割装置、驱动上述分割装置的驱动装置、向上述制冰部供给水的给水装置,通过把板状的冰进行分割,可以提供不带圆角的有棱角的冰。
附图说明
图1是装有本发明实施方式1的制冰装置的冰箱的侧剖面图。
图2是本发明实施方式1的制冰装置的立体图。
图3是本发明实施方式1的制冰装置的分解图。
图4是本发明实施方式1的制冰装置的俯视图。
图5是本发明实施方式2的制冰装置的制冰部和碎冰机的立体图。
图6是本发明实施方式2的制冰装置的俯视图。
图7是本发明实施方式2的制冰装置的A-A剖面图。
图8是本发明实施方式3的制冰装置的一部分的立体图。
图9是本发明实施方式3的制冰装置的分解图。
图10是表示本发明实施方式3的控制装置的主要控制内容的流程图。
图11是表示本发明实施方式4的控制装置的主要控制内容的流程图。
图12是表示本发明实施方式5的控制装置的主要控制内容的流程图。
图13是表示本发明实施方式6的控制装置的主要控制内容的流程图。
图14是本发明实施方式7的制冰装置的立体图。
图15是表示本发明实施方式7的制冰装置的碎冰动作的主要部分的剖面图。
图16是本发明实施方式8的制冰装置的立体图。
图17是表示本发明实施方式8的制冰装置的分解状态的立体图。
图18是本发明实施方式8的制冰装置的主要部分的剖面图。
图19是本发明实施方式8的制冰装置的主要部分的剖面图。
图20是本发明实施方式8的制冰装置的主要部分的剖面图。
图21是说明本发明实施方式8的制冰装置的摇动角度和透明度之关系的图。
图22是说明本发明实施方式8的制冰装置的摇动周期和透明度之关系的图。
图23是本发明实施方式11的制冰装置的立体图。
图24是本发明实施方式11的制冰装置的立体分解图。
图25是本发明实施方式12的制冰装置的立体分解图。
图26是现有冰箱的制冰装置的整体结构图。
图27是现有的制冰装置的制冰部的结构图。
图28是剖开现有的碎冰机的一部分的侧视图。
图29是现有的碎冰机的纵向剖开的侧视图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明实施方式的一个例子进行说明。对于与现有相同的结构,采用相同符号,省略详细的说明。此外,本发明并不限定于此实施方式。由于利用冷冻温度带的冷气直接冷却,促进冷却板的冷却,所以在本发明中使用的冷却促进部件由铝等导热率好的材料构成。而且,为了促进冷却,例如也可以在板状的底座上设置多个翅片形的部分。这样由于可以使与冷气接触的表面积增加,所以可以进一步提高冷却促进部件的冷却能力。
(实施方式1)
用图1~图4对实施方式1进行说明。
在有多个储藏室的冷冻冷藏柜主体1(下面称为主体1)的上部形成的第一冷藏室2被用门3和隔热壁4包围,与外面大气隔热。在第一冷藏室2的下方形成的冷冻室5(下面称为制冰室5)被用隔热壁4和门6包围,与外面大气隔热。在制冰室5内,在下面设置有用于储存冰的储冰箱5A。位于第一冷藏室2和制冰室5之间的第二冷藏室7被用隔热壁4和门8包围,与外面大气隔热。冷气通过风道进出第一冷藏室2和第二冷藏室7。
制冰装置100由给水装置200、制冰部300、碎冰机400构成。给水装置200由配置在第一冷藏室2上的给水罐10、给水泵11和配置成从第一冷藏室2贯通隔热壁4向制冰室5的给水通路12构成。制冰部300其构成的部分有:制冰容器13,它临时放入水,制成长方体的板状冰,上下面开口;冷却板16,它一个面以形成制冰容器13的底面的方式,被固定成与制冰容器13紧密接触,另一个面通过热导体15与珀尔帖元件14的一个面紧密接触;散热器17,它与珀尔帖元件14的另一个面紧密接触。
此外,在冷却板16上,朝向制冰容器13的上面开口一侧,在制冰容器13短边的大体中央、把长边大体分成三等份的位置,垂直地设置两根上下面开口的与制冰容器13的高度大体相同的筒状部16A。作为分割装置使用的碎冰机400其构成的部分有:两根柱18,它罩在冷却板16的筒状部16A外侧、并具有通过筒状部16A的内侧的孔贯通冷却板16的旋转轴;齿轮组件20,它具有分别与两根柱18的旋转轴连接的输出轴19。
在柱18的外周有四根凸棱18A,它从柱18的旋转轴呈放射状伸出,具有相互成大体90度的位置关系,凸棱18A在旋转时,其宽度为与相邻的柱18的凸棱18A和制冰容器13的侧面不接触。齿轮组件20通过多个减速齿轮22等使电机21的旋转减速,使输出轴19同时向相同方向旋转。此外,齿轮组件20以夹在冷却板16和散热器17之间的状态被固定在制冰部300上,与制冰部300形成一体。
制冰部300和碎冰机400被配置成,利用使制冰部300和碎冰机400旋转驱动的驱动机构23和旋转驱动轴24可以旋转。在制冰室5内的上部,制冰容器13位于给水通路12的出口的下方。制冰容器13以制冰容器13周边的一部分埋入制冰室5和第二冷藏室7之间的隔热壁4内的状态配置在储冰箱5A的上方。
下面对于以上结构的制冰装置100的动作进行说明。给水罐10内的水,通过使给水泵11在规定时间、以规定间隔驱动规定次数,仅把规定量的水通过给水通路12间断地向制冰容器13内供给。
位于制冰容器13底面的冷却板16,利用在珀尔帖元件14上施加规定方向的直流电,通过热导体15被冷却,使制冰容器13内的水进行相变换而成为冰。此时,由于珀尔帖元件14的发热面被固定在散热器17上,所以可以利用制冰室5内的冷风放热。
采用这样的结构,通过控制流经珀尔帖元件14的电流,可以控制冷却板16的温度,可以控制冻结速度。
在本实施方式中,使给水次数为40次,调整给水泵11的驱动时间,使每一次的给水量在制冰容器13的高度上为0.5mm。此外,制冰容器13周围的温度由于受到第二冷藏室7温度的影响,所以与位于制冰部的下部的储冰箱5A等保持于冷冻温度带的部分的温度相比,温度高,但是根据需要,利用设置在制冰容器13上部的第二冷藏室7和制冰室5之间的隔热壁4上的加热器(图中没有表示),把制冰容器13周围的温度调整到0℃左右。这样,使冰只从下面生长,此外,调节流经珀尔帖元件14的电流值,来调节冷却板16的温度,使冻结速度一定,把在两小时供给的水完全冻结。
此外,给水泵11以在前面装入的水完全冻结之前进行下一次给水的方式来调整给水泵11的驱动间隔。在制冰中,利用驱动机构23反复进行使制冰部300和碎冰机400旋转规定角度而倾斜,在倾斜的状态下停留规定时间后,向相反方向倾斜的循环。在本实施方式中,反复进行使制冰容器13倾斜15度,在倾斜状态下停留5秒钟后,向相反方向倾斜的循环,直到制冰结束。
制冰结束,使给水泵11驱动规定次数后经过规定的时间后,安装在制冰容器13上的温度传感器(图中没有表示)检测并判断是否在规定的温度以下。
制冰结束后,在珀尔帖元件14上在规定的时间内流过反方向电流。使冰从冷却板16的底面剥离。然后,通过给碎冰机的齿轮组件20的电机21通电规定的时间,经过减速齿轮22、输出轴等,两根柱18同时旋转驱动规定的角度。柱18一转动,在冰上也作用有与柱18一起转动的力,但是制冰容器13侧面抑制转动。其结果是,因柱18的凸棱18A在冰上产生应力集中,在冰上产生龟裂,该龟裂从柱18部分向制冰容器13的外侧发展,板状的冰被分割成不带圆角的不定形的冰。
冰的分割一完成,制冰部300和碎冰机400就利用驱动机构23反转,由于冰在分割时从制冰容器13剥落,所以直接掉到储冰箱5A中。
象上述那样,利用本实施方式的制冰装置100,在制冰部300中水在制冰容器13内从下而上逐渐冻结,通过分阶段给水,未冻结状态的水的厚度非常薄。因此溶入水中的空气变成气泡,容易向周围的空气中扩散,所以可以制成透明的冰。
此外,在制冰中,利用反复使制冰容器13倾斜后停止的动作,冰和水的界面经常移动,在界面上形成的气泡因水的流动被从界面拉出,促进利用气泡的浮力向制冰容器13周围的空气中扩散。其结果是,可以用比较快的冻结速度制作透明度高的冰。
此外,在作为板状冰的分割装置使用的碎冰机400中,柱18分割冰所需要的转矩,因冰的厚度和形状的不同而不同,在本实施方式中使用的厚度为20mm左右的冰中,每一根柱大约为2~6N·m左右。换句话说,由于是一般的DC电机可以充分实现的转矩,所以可以实现用小型便宜的紧凑的碎冰机就可以实现。这样就可以提供不定形的不带圆角透明度高的即使放入掺水威士忌等中感官上也好的冰。再有,龟裂容易在连结凸棱18A前端的旋转方向一侧和旋转中心的直线的延长线方向产生,在一定程度上可以控制冰的分割。此外,通过把在柱18上的四根凸棱18A中的一根配置成与相邻柱18的凸棱18A中的一根在相同的直线上,可以抑制被破碎成细沫的冰的产生。
如本实施方式所示,如使两根具有四根凸棱18A的柱18同时转动,可以把冰大体分割成六份。
此外,在想把板状冰分割得更细的情况下,可以增加柱18的根数,或增加凸棱18A的根数。
多根柱18不同时转动也可以分割冰。可是,由于需要把冰按住,使得冰不与柱18一起转动,所以为了用简单的制冰部的结构可靠地分割冰,优选的是使多根柱18同时转动。
在冰底面附着在冷却板上的状态下,使柱18转动也可以分割冰。可是,这种情况下,与把冰从冷却板剥离后进行分割相比,容易产生一些细碎的冰,所以优选的是从冷却板剥离后使柱18转动的方法。
也可以在制冰完成后,加热柱18,一边使冰融化一边插入柱18,再冻结后使柱18旋转驱动分割冰。可是,这种情况下,由于需要柱18在上下方向的移动和转动这两种动作,所以使柱18动作的齿轮组件20的结构变得复杂。换句话说,虽然可以实现比现有的碎冰机更小型的碎冰机400,为了实现使制冰装置100更小型化,优选的是把柱18预先插入冰中。
在本实施方式中,从制冰部300的底面朝上方竖起设置中空的筒状部16A,延伸到大体与制冰容器13的高度相同,然后盖上柱18,以便使其不要在制冰容器13内装入水的制冰用水的水面以下。
其结果是,柱18本身不直接贯通装入水的制冰容器13的底面,可以提高防止漏水的可靠性(密封性)。
由于柱18是盖在筒状部16A上并插入的结构,所以对于冰的厚度和碎冰后的冰的形状的选择,也容易更换凸棱形状不同的柱18和部件更换时安装或拆卸也容易。
也未必象本实施方式那样使用筒状部16A,如果注重在制冰容器13的底面上柱18的贯通部的密封,也可以从制冰容器13的底面直接贯通插入柱18。这种情况下,柱18向制冰容器13内插入部分的高度未必要比水面高度高,只要是插入到分割冰最合适的深度或有效的规定深度的结构就可以。
在本实施方式中,由于柱具有直到从冰上面伸出的高度,所以使柱分割冰的力可以可靠地作用在从冰的底面到上面的整个边上,可以控制冰的分割。
在本实施方式中,把制冰装置100装在主体1上,但本发明的制冰装置100并不限定于装在主体1上。也可以是在制冰装置100本身上设置冷却周围空间的冷却装置,作为小型制冰机来使用。
(实施方式2)
用图5~图7对实施方式2的制冰装置进行说明。
对于与实施方式1相同的结构采用相同的参照符号,省略了详细的说明。
制冰装置100由给水装置200、制冰部501、作为分割装置使用的碎冰机502构成。
制冰部501的结构包括:侧面倾斜的制冰容器503,它的临时储存水制作冰的上下面被开口,上部开口面的面积比下部开口面的面积大;冷却板504,它的一个面以形成制冰容器503底面的方式被固定成与制冰容器503紧密接触,另一个面通过热导体15紧密与珀尔帖元件14的一个面紧密接触;散热器17,它与珀尔帖元件14的另一个面紧密接触。碎冰机502的结构包括:两根柱505,它贯通在冷却板504上打开的两个孔;齿轮组件506,它具有分别与两根柱505连接的输出轴19。在冷却板504和柱505的贯通部,从齿轮组件506一侧装有用丁腈橡胶等制成、在与柱505的接触部涂敷润滑脂的密封部件507。其结果是,制冰部的水不会漏到齿轮组件506一侧。
柱505的高于冷却板504的上部的形状是,形成四根凸棱505A,它从柱505的旋转轴呈放射状伸出,具有相互成大体为90度的位置关系,其宽度为在旋转时与相邻的柱505的凸棱505A和制冰容器503的侧面不接触,与制冰容器503的上部开口面一侧相比,冷却板504一侧要长。要关注柱505的高度,使其比在制冰容器503中制作的冰的高度低。
齿轮组件506通过多个减速齿轮506A等使电机21的旋转减速,使输出轴19同时向不同方向旋转。
此外,两根柱505被配置成把四根凸棱505A中的一根与相邻的柱505的凸棱505A中的一根在旋转方向一侧连结凸棱前端和旋转中心的直线大体为同一直线。
制冰部501和碎冰机502被固定成驱动机构23和旋转驱动轴24可以一体地旋转。
关于以上那样构成的制冰装置100,下面对本发明的主要部分的制冰后的动作进行说明。
制冰完成后,驱动齿轮组件506后,同时驱动两根柱505,在制冰容器503内制作成的板状冰被分割,利用驱动机构23制冰部501与碎冰机502形成一体被反转,冰掉到储冰箱中。
象上述这样,在本实施方式的制冰装置100中,若柱505进行驱动,则在冰上也施加使其旋转的力。可是,由于两根柱的转动方向是相反的,所以抑制了冰的转动,在凸棱505A的前端部产生应力集中,冰被分割。
冰被分割后,由于制冰容器503的侧面倾斜,即使柱505再转动,冰也可以沿制冰容器503的侧面移动。因此,冰刚被分割后,要驱动柱505的话,齿轮机构506不需要大的转矩。
此外,由于凸棱505A以冷却板504一侧比制冰容器503的上部开口面一侧长的方式制成,所以在制冰容器503的上下方向细裂纹进入也不同。也就是说,可以分割成更不定形的冰。
此外,若以柱505从水面伸出的状态完成制冰,因水的表面张力,在柱505附近的冰被冻结成比周围高出来的状态。随后,用柱505的转动分割冰时,高出来部分的冰附着在柱505上残留下来,制冰部反转使冰掉下来时,会产生有非常少的冰被拉住。这种情况下,要使冰可靠地掉下来,必需在使柱505分割冰后还要动几次,利用柱505的活动使冰活动,来消除挂住柱505等。可是,象本实施方式这样,使柱505的高度比在制冰容器503中制作的冰的高度低,最终形成的冰的上面大体为水平面,由于不存在因残留在柱505上的冰而造成的妨碍冰掉下来的问题,所以可以使冰顺利地掉下来。
若柱的旋转角度很小就可以完成,由于可以把形成齿轮组件的输出轴的齿轮仅作成规定角度的齿轮,所以与作成360度的输出轴的齿轮相比,可以使齿轮组件小型化。
而且,柱的材质如果使用不锈钢那样的耐蚀性优良的金属、强度足够的话,可以延长碎冰机的寿命,可以做到免维护。
除此之外,如果使用聚缩醛等的具有刚性的树脂材料,由于有优良的成形性,所以可以抑制柱的成本。
(实施方式3)
用图1、图8~图10对实施方式3的制冰装置100进行说明。对于与实施方式1相同的结构采用相同的参照符号,省略了详细的说明。
在具有多个储藏室的冷冻冷藏柜主体1(下面称为主体1)的上部形成的第一冷藏室2用门3和隔热壁4围住,与外部大气隔热。在第一冷藏室2的下方形成的冷冻室5(下面称为制冰室5)用隔热壁4和门6围住,与外部大气隔热。在制冰室5内,用于储存冰的储冰箱5A被设置在下方。位于第一冷藏室2和制冰室5之间的第二冷藏室7用隔热壁4和门8围住,与外部大气隔热。第一冷藏室2和第二冷藏室7,冷气通过风道进出。
制冰装置100由给水装置200、制冰部300、碎冰机400构成。给水装置200由配置在第一冷藏室2上的给水罐10、给水泵11和配置成从第一冷藏室2贯通隔热壁4至制冰室5的给水通路12构成。制冰部300其构成的部分有:制冰容器43,它临时放入水,制成长方体的板状冰,上下面开口;冷却板46,它一个面以形成制冰容器43的底面的方式,被固定成与制冰容器43紧密接触,另一个面通过热导体45与珀尔帖元件14的一个面紧密接触;散热器47,它与珀尔帖元件14的另一个面紧密接触。
此外,在冷却板46上,朝向制冰容器43的上面开口一侧,在制冰容器43短边的大体中央、把长边大体分成三等份的位置,垂直地设置两根上下面开口的与制冰容器43的高度大体相同的筒状部46A。碎冰机400其构成的部分有:两根柱48,它罩在冷却板46的筒状部46A外侧、并具有通过筒状部46A的内侧的孔贯通冷却板46的旋转轴;驱动装置(下面称为齿轮组件)50,它具有分别与两根柱48的旋转轴连接的输出轴49。柱48是在制冰部300内旋转驱动、把板状冰分割成一块块的分割装置。在柱48的外周部有四根凸棱48A,它从柱48的旋转轴呈放射状伸出,具有相互成大体90度的位置关系,凸棱48A宽度是旋转时其与相邻的柱48的凸棱48A和制冰容器43的侧面不接触。齿轮组件50通过多个减速齿轮52等使电机51的旋转减速,使输出轴49同时向相同方向旋转。此外,齿轮组件50以夹在冷却板46和散热器47之间的状态被固定在制冰部300上,与制冰部300形成一体。
制冰部300和碎冰机400被配置成利用使制冰部300和碎冰机400旋转驱动的驱动机构53和旋转驱动轴54可以进行旋转。在制冰室5内的上部,制冰容器43位于给水通路12的出口的下方。而且,制冰容器43以制冰容器43周边的一部分埋入制冰室5和第二冷藏室7之间的隔热壁4内的状态配置在储冰箱5A的上方。
在冷却板46的制冰容器43附近,用于以温度检测制冰容器43内水的状态的温度传感器55配置成与除了接触冷却板46的面以外的其他部分隔热。作为温度传感器55来说,例如可以使用热敏电阻等。
制冰装置100由控制装置(图中没有表示)进行控制。
下面对于以上这样构成的制冰装置100的动作进行说明。
图10是表示控制装置的制冰装置100的控制内容之中本发明的主要部分的流程图。制冰控制开始,温度传感器55若检测到规定温度以下(步骤1),利用驱动机构53开始进行如下这样的摇动动作,即,反复进行使制冰部300和碎冰机400旋转规定角度而倾斜,在倾斜的状态下停留规定时间后,向相反方向倾斜的循环(步骤2)。在本实施方式中,反复进行使制冰容器43倾斜15度,在倾斜状态下停留5秒钟后,向相反方向倾斜15度的循环,直到制冰结束。
给水罐40内的水,通过使给水泵41在规定时间、以规定间隔驱动规定次数,仅把规定量的水通过给水通路42间断地向制冰容器43内供给(步骤3)。
位于制冰容器43底面的冷却板46,利用在珀尔帖元件14上施加规定方向(下面称为正向通电)的直流电,通过热导体45被冷却,使制冰容器43内的水进行相变换而成为冰。此时,由于珀尔帖元件14的发热面被固定在散热器47上,所以可以利用制冰室35内的冷风散热。采用此结构,通过控制流经珀尔帖元件14的电流,可以控制冷却板46的冷却量,可以控制冻结速度。
在本实施方式中,使给水次数为20次,调整给水泵41的驱动时间,使每一次的给水量在制冰容器43的高度上为0.5mm。此外,由于受到第二冷藏室37温度的影响,制冰容器43周围的温度变得比较高,但是根据需要,利用设置在制冰容器43上部的第二冷藏室37和制冰室35之间的隔热壁34上的加热器(图中没有表示),把制冰容器43周围的温度调整到0℃左右。这样,使冰只从下面生长,此外,调节流经珀尔帖元件14的电流值,来调节冷却板46的温度,使冻结速度一定,把在两小时供给的水完全冻结。
此外,给水泵11以在前面装入的水完全冻结之前进行下一次给水的方式来调整给水泵11的驱动间隔。
制冰结束,使给水泵11驱动规定次数后经过规定的时间t后(步骤4),对安装在制冰容器43上的温度传感器55的温度Ti在规定的温度以下(步骤5)进行检测并判断(步骤6)。制冰结束后,结束摇动动作(步骤7),如检测储冰箱15A内的冰量在规定量以下(步骤8),在珀尔帖元件14上流过反向电流(步骤9),使温度传感器55变成在规定的温度以上(步骤10)。这样,通过使冰溶化薄薄一层,来解除冰和冷却板46的附着。
此后,通过对驱动机构53进行驱动,把制冰部300和碎冰机400反转(步骤11),利用碎冰机400的齿轮组件50,两根柱48同时仅旋转驱动规定角度(步骤12)。
柱48一转动,在冰上也作用有与柱48一起转动的力。但是,由于制冰容器43侧面抑制转动,所以因柱48的凸棱48A在冰上产生应力集中,在冰上产生龟裂,该龟裂从柱48部分向制冰容器43外侧发展,板状的冰被分割成多个不带圆角的不定形的冰,保持原样地掉到储冰箱35A中。
柱48的旋转驱动一终止,制冰部300和碎冰机400利用驱动机构53返回到水平位置(步骤13),柱48也利用齿轮组件50返回到原来位置(原点)(步骤14)。此时,在分割冰时,通过向与旋转驱动方向相反的方向旋转,柱48可以返回到原点位置,但在本实施方式中,使柱48通过一次原点位置,再向分割冰时旋转驱动的方向移动,停止在原点位置上。
例如,柱48的旋转驱动(步骤12)后,再使其驱动规定时间(例如5秒钟),此后柱的位置配置在预先指定的原点位置。然后使制冰部300返回到水平位置。
此后,在珀尔帖44进行正向通电(步骤15),返回到制冰控制开始(步骤1)。
象上述那样,在本实施方式3的制冰装置100中,在分割板状冰时,由于制冰部是反转后的状态,冰被分割的同时可靠地掉到储冰箱中。这样就可以以不定形的方式提供不带圆角的放入掺水威士忌等中感官上好的冰。
在柱返回到原点时,通过使向分割冰方向动作后停止,可以把因多个柱之间的传递齿轮的游动间隙造成的从各柱向冰传递力的时间差抑制到非常小。其结果是,分别从多个柱向冰传递力,可以可靠地分割冰。
分割冰后,通过再使柱动作规定的时间,用柱可以扒落掉从制冰部难以剥离的冰,所以可以容易地把冰剥离。
此外,由于在分割冰之前加热冷却板,消除与冰的附着,所以用比较小的转矩就可以分割冰。而且,可以抑制不适合使用的小的碎冰产生。
由于仅仅在储冰箱中的冰量在规定量以下时,进行加热冷却板以后的动作,所以不会有把冷冻的冰溶化后再冷冻的问题。还有不会出现在储冰箱中储存多于需要量的冰。
在储冰箱中的冰量多于需要量的情况下,由于冷却板的温度保持在零度以下,所以冰被保存在制冰容器内,通过冰的使用而使储冰箱的冰变成在规定量以下时,可以立即补充冰。
如进行本实施方式这样的冷冻,在制冰部300中水在制冰容器43内从下向上逐渐冻结,再通过进行分批给水,未冻结状态的水的厚度一直非常薄。其结果是,溶入水中的空气变成气泡,容易向周围的空气中扩散,可以制作透明的冰。
在制冰中,通过反复进行使制冰容器43倾斜后停止的动作,冰和水的界面经常移动,在界面产生的气泡利用水的流动被从界面拉开,利用气泡的浮力,促进向制冰容器43周围的空气中扩散。其结果是,可以以比较快的冻结速度制作透明度高的冰。
使冰脱离后,一旦把制冰部加热到规定温度以上之后,通过转移到下面的给水动作,供给的水被快速冷却,可以防止冰底面的透明度减低,可以制作透明度更高的冰。
而且,使用用于破碎板状冰的碎冰机400,柱48分割冰需要的转矩是用一般的DC电机就可以充分实现的转矩。也就是说,可以实现小型便宜的紧凑的碎冰机。
(实施方式4)
用图11对实施方式4的制冰装置100进行说明。
对于与实施方式3相同的结构采用相同的参照符号,省略了详细的说明。图11是表示控制装置(图中没有表示)的制冰装置100的控制内容之中本发明的主要部分的流程图。
步骤1~步骤12与实施方式3相同,省略了说明。
然后,柱48一旋转,在冰上也作用要与柱48一起旋转的力,但旋转受到制冰容器43侧面的抑制。其结果是,因柱48的凸棱48A而在冰上产生应力集中,在冰上产生龟裂,该龟裂从柱48部分向制冰容器43的外侧发展,板状的冰被分割成多个不带圆角的不定形的冰,其保持原样地掉到储冰箱35A中。
冰分割结束后,柱48也利用齿轮组件50返回到原来的位置(原点)(步骤13)。
此时挂在柱48上没有掉到储冰箱35A中的冰由于利用柱48的旋转被移动,所以挂住的情况被消除,掉下来。
此后,制冰部300和碎冰机400利用驱动机构53返回到水平位置(步骤14)。
此后,在珀尔帖元件44进行正向通电(步骤15),返回到制冰控制开始(步骤1)。
象上述那样,在本实施方式4的制冰装置100中,在分割板状冰时,由于制冰部是反转后的状态,所以冰被分割的同时可靠地掉到储冰箱中。
由于在制冰部反转的状态下,使柱返回到原点,所以即使万一被分割的冰挂在柱和制冰容器上而没有掉下来,利用柱的旋转驱动,冰被移动。这样,可以消除挂住的情况,可以使冰更可靠地掉下来,因此,可以以不定形的方式提供不带圆角的放入掺水威士忌等中感官上好的冰。
(实施方式5)
用图12对实施方式5的制冰装置100进行说明。
对于与实施方式4相同的结构采用相同的参照符号,省略了详细的说明。图13是表示控制装置(图中没有表示)的制冰装置100的控制内容之中本发明的主要部分的流程图。
步骤1~步骤10与实施方式4相同,省略了说明。
然后,利用齿轮组件50旋转驱动两根柱48,使两根柱48同时仅旋转规定的角度(步骤11)。柱48一旋转,在冰上也作用要与柱48一起转动的力。但是,由于制冰容器43侧面抑制转动,所以因柱48的凸棱48A而在冰上产生应力集中,在冰上产生龟裂,该龟裂从柱48部分向制冰容器43的外侧发展,板状的冰被分割成多个不带圆角的不定形的冰。
通过对驱动机构53进行驱动,使制冰部300和碎冰机400反转(步骤12)。此时,通过加热和分割的动作,冰从制冰容器43剥离,因此,利用自重保持原样地掉到储冰箱35A内。
柱48也利用齿轮组件50返回到原来位置(原点)(步骤13)。此时,挂在柱48上没有掉到储冰箱35A中的冰由于利用柱48的旋转被移动,所以挂住的情况被消除,掉下来。
此后,制冰部300和碎冰机400利用驱动机构53返回到水平位置(步骤13),柱48也利用齿轮组件50返回到原来的位置(原点)(步骤14)。
此后,在珀尔帖元件44进行正向通电(步骤15),返回到制冰控制开始(步骤1)。
象上述那样,在本实施方式5的制冰装置100中,把板状的冰分割后,由于使制冰部反转,因冰的分割,冰就势掉到储冰箱中,不会产生大的声音。这样,可以以不定形的方式提供不带圆角的放入掺水威士忌等中感官上好的冰。
(实施方式6)
用图13对实施方式5的制冰装置100进行说明。
对于与实施方式5相同的结构采用相同的参照符号,省略了详细的说明。图14是表示控制装置的制冰装置100的控制内容之中本发明的主要部分的流程图。步骤1~步骤12与实施方式5相同,省略了说明。
反转动作一结束,柱48也利用齿轮组件50返回到原来的位置(原点)(步骤13)。
此时,挂在柱48上没有掉到储冰箱35A中的冰由于利用柱48的旋转被移动,所以挂住的情况被消除,掉下来。
此后,制冰部300和碎冰机400利用驱动机构53返回到水平位置(步骤14)。
此后,在珀尔帖元件44进行正向通电(步骤15),返回到制冰控制开始(步骤1)。
象上述那样,在本实施方式6的制冰装置100中,把板状的冰分割后,由于使制冰部反转,因冰的分割,冰就势掉到储冰箱中,不会产生大的声音。
由于在制冰部反转的状态下,使柱返回到原点,所以即使万一被分割的冰挂在柱和制冰容器上而没有掉下来,利用柱的旋转驱动,冰被移动,因此可以消除挂住的情况,可以使冰更可靠地掉下来。这样,可以以不定形的方式提供不带圆角的放入掺水威士忌等中感官上好的冰。
(实施方式7)
用图14和图15对实施方式7的制冰装置进行说明。
制冰组件800由制冰部801、包围住制冰部801的隔热材料802、803和摇动反转组件804构成。在摇动反转组件804中设置有驱动轴805。此外,制冰部801由底面开放的制冰容器806和构成制冰容器806底面的冷却板807构成。
在冷却板807上设置有翅片状的冷却促进部808,冷却板807和冷却促进部808整体成形。
在制冰组件800的下方配置有碎冰组件809。
碎冰组件809由碎冰板810、811和碎冰用驱动部812构成。
下面对于以上这样构成的制冰装置的动作进行说明。
从上方用给水装置把一定量的水供给配置于冷冻气氛中的制冰组件800的制冰部801。所供给的水利用制冰部801的冷却板807和冷却促进部808,从下方开始冷冻。此时,加热装置(图中没有表示)被设置在制冰组件800的上方,利用此加热装置和隔热材料802、803使制冰部801的周围保持在0℃以上的不冻结的气氛中。
利用这些动作,冰从下面向上方生长,水中的气泡在没有冻结时被挤出,最终被从水面向大气中释放。由于利用加热装置和隔热材料802、803防止水面附近冻结,所以不阻碍气泡向大气中释放。其结果是,可以使冻结了的冰中造成白色浑浊原因的气泡变少,可以制作透明的冰。
在制冰中,摇动反转组件804以驱动轴805为中心,以一定的周期、一定的角度进行摇动。由此,制冰部801内的水被适当搅拌,促进脱气的作用。
若检测装置检测制冰完成,则摇动反转组件804本身以驱动轴805为中心进行反转,使制冰部801内的冰掉到下面。此时制冰部801内制造的冰成为一块冰813。
在配置于制冰组件800下方的碎冰组件809中,碎冰板810、811打开大约90度,一块冰813掉到碎冰板811上。
然后,碎冰用驱动部812旋转,使碎冰板810向板关闭的方向旋转。此时碎冰板811不旋转,碎冰板810和碎冰板811夹住的一块冰813被分割成适合实际使用的尺寸。
把冰分割后,碎冰板811向下方旋转,被分割的冰再掉到下方。
一系列动作结束后,碎冰板810、811回复到相互大体成90度的角度,一直等待到下一次制冰。
使碎冰板810、811相互大体成90度的角度,但若在垂直方向打开180度或在上下某一个方向上以相同的相位来配置,则从制冰组件掉下来的冰,以一块冰的状态来储存。
这种情况下,用户可以直接取出一块冰,使用例如市售的冰压碎机和碎冰锥等,可以自己分割成任意大小。
象上述这样,本实施方式的制冰装置的制冰组件800由制冰部801、隔热材料802、803、摇动反转组件804构成。碎冰组件809被配置在制冰组件800的下方,由碎冰板810、碎冰板811和碎冰用驱动部812构成。利用制冰装置和碎冰组件809的组合,可以制造一块透明的冰,同时可以分割成适当的尺寸。
(实施方式8)
用图16~图22对实施方式8的制冰装置进行说明。
用间断式给水装置的给水泵11,分多次把给水罐10的水通过给水管11A向制冰部300供给。
制冰部300由制冰容器503、冷却板16、配置在制冰容器503的外周折边503B和冷却板16之间的防止漏水材料30构成。而且,碎冰用驱动部65配置在冷却板16的下方。此外,散热器69配置在碎冰用驱动部65的下方,在冷却板16和散热器69之间配置冷却装置,例如配置一个或多个的珀尔帖元件14。在此珀尔帖元件14的外围设置固定部件60,起到固定珀尔帖元件14位置的作用。此外,在冷却板16和固定部件60之间、散热器69和固定部件60之间分别设置有防止水浸入材料31,防止水分从外部浸入到珀尔帖元件14附近。此外,冷却板16和散热器69分别用铝等导热性良好的材料构成。一边开口的大体为箱形的保持部63、保持部64在保持部件61和保持部件62上分别形成一体。其结构是,由保持部63和保持部64从上下夹持制冰容器503、冷却板16、防止漏水材料30、碎冰用驱动部68、散热器69、珀尔帖元件14、固定部件60、防止水浸入材料31。
此时,制冰容器503用保持部件61和保持部件62向冷却板16方向按压,同时,防止漏水材料30被适当压缩。
此外,在保持部件62的一方面上一体地形成插入口32,摇动用驱动部65的输出轴插入至此。此外,在碎冰用驱动部分68上连结多个柱66,贯通冷却板16,向制冰部300的方向延伸。此时,在冷却板16的贯通孔中,设置密封柱66周围的防止漏水材料33。防止漏水材料33用固定板34固定在冷却板16上。
在冷却板16上设置温度检测装置,例如设置温度传感器35,安装在保持部件61上。
在保持部件61和保持部件62内,设置隔热材料36。制冰组件67由制冰容器503、冷却板16、防止漏水材料30、碎冰用驱动部68、散热器69、珀尔帖元件14、固定部件60、防止水浸入材料31、保持部件61、保持部件62、柱66、防止漏水材料33、固定板34、温度传感器35、隔热材料36构成,分别相互固定。此外,制冰组件67的上部装在设置于制冰室顶板504上的大体为拱顶形凹部内。保持部件61和制冰室顶板504的凹部接近到对制冰组件67的旋转没有妨碍的程度,可以把制冰部300和制冰室的空气循环抑制到最小的限度。而且,在制冰室顶板504的凹部还设置有加热装置(图中没有表示)。
对于以上那样构成的自动制冰装置的动作进行说明。
用给水泵11通过给水管11A从给水罐10供给的水,储存在被分成制冰容器503和冷却板16的制冰部300中。制冰容器503是下方开口,露出冷却板16的状态。此时,在制冰容器503和冷却板16之间由于配置了防止漏水材料30,所以储存在制冰部300中的水不会漏到下方。在柱66周围设置防止漏水材料33,同样能防止制冰部300的水漏出。防止漏水材料33使用橡胶状的有弹性的材料,形状为环状。在此防止漏水材料33的内侧周边上,设置一段或多段周缘翅片,它的内径为比柱66的外径小。防止漏水材料33的内侧周边上,还涂敷润滑脂,采用进一步提高防止漏水性能的结构。
此时,制冰部300可以储存从50ml到200ml的水,但不是一次供给全部的水,给水被控制成分批进行。分批的次数和给水量根据要制冰的量的多少而改变。任何情况下都是第一次给水量多,此后固定为比第一次给水量少的量。第一次给水量多是为了防止由于直接把水放到冷却板16上,水被快速冷却,冰容易变成白色浑浊。第一次以后供给的水量是,可以利用所供给的水使冰表面上的未冻结水成为薄膜状。此时水膜的厚度决定于脱气速度要大于冻结速度,使冻结前水中的空气充分释放。
为了防止第一次给水时变成白色浑浊的情形,如果预先使冷却板16的表面温度保持在一定温度以上后再给水,可以防止变成白色浑浊的情形。
这样,在制冰部300内层叠的同时,进行制冰,但给水的时刻可以在上次供给的水完全冻结之前进行。
这是因为如在完全冻结之后给水,在上次给水部分的冰表面上结霜,出现层状白色浑浊的情形。通过在完全冻结之前给水,可以制作整体透明的冰。
珀尔帖元件14与在冷却板16的下方突出的凸起部接触,把冷却板16进行冷却。此时,冷却板16使用铝这样的导热性良好的金属板,通过把它的厚度设定为从2mm到15mm,可以实现冷却面温度的均匀化。由此,可以使珀尔帖元件14的配置具有一定程度的自由度。
所供给的水,用冷却板16从下部逐渐冻结,使水中的气体成分向上方释放,利用制冰室顶板504的加热装置使其周围变得暖和,而且用隔热材料36进行与制冰室内气氛的隔热,制冰室300附近的气氛温度被保持在比0℃高。因此,所供给的水的上面没有冻结。此时,利用直接加热装置使制冰容器503变得暖和,来代替用加热装置使制冰室顶板504的凹部变得暖和,其效果相同。此时,温度传感器35检测冷却板16的温度,通过适当改变珀尔帖元件14的电压,可以对冻结速度进行最佳的控制。例如,在与脱气速度相比,冻结速度过快的情况下,控制珀尔帖元件14的电压设定,使冷却面温度上升。在过慢的情况下,控制珀尔帖元件14的电压设定,使冷却面温度降低。
从制冰开始,随着经过的时间,冰以凸的形状向上方生长,冷却板16和冻结面的距离也随之远离。
因此而生长的冰本身具有隔热的效果,阻止冷却能力向冰水界面的传导。于是,为了保持在冻结面上的冻结速度为一定,需要使冷却面的温度依次降低。为此,通过使珀尔帖元件的电压随着经过的时间分阶段降低,可以实现冻结速度的控制。
此制冰组件67配置在冰箱的制冰室内或冷冻室内的情况下,在制冰的初期阶段受环境气氛温度的影响,有时冻结速度过快。此时,为了控制最佳的冻结速度,把对珀尔帖元件14施加的电压的正负反转,从制冰开始到经过一定时间实施使冷却面变暖和的动作。此后,经过一定时间后,再一次把电压反转,进行使冷却面冷却的动作,直到制冰完成。进行施加电压的反转时,设置在一定时间为不通电的状态,可以确保珀尔帖元件14的寿命的可靠性。
如果判断为制冰开始了,则摇动用驱动部65通过使制冰组件67摇动,供给至制冰部300内的水,在制冰部300倾斜时候,利用重力流动,从上方向下方刷一下冰的表面。水流过后的冰的表面,因表面张力而使全体成为浸湿的状态,如从微观上来看,存在有非常薄的水膜。此外,水适当地被搅拌,促进脱气,同时,通过形成非常薄的水膜状态,水中的空气到达水和大气的界面的距离变得非常短,容易脱气。
其中利用摇动角度的不同改变制冰容器503中能生成的冰的透明度。图22表示使摇动角度改变时对透明度的影响。如图22所示,摇动角度增加到10度前后明显提高透明度。可是,如果超过10度,则透明度的提高减缓。如果使摇动角度增大,所供给的水溢出到制冰容器503外的可能性增加。因此,可以判定制冰容器503的摇动角度设定在10度~20度的范围最好。
此外,利用摇动周期的不同改变制冰容器503中所能生成的冰的透明度。图23表示使摇动周期改变时对透明度的影响。如图23所示,摇动周期增加使透明度提高,但过多的话会达到饱和状态。
认为这是由于如摇动周期过多,所供给的未冻结的水不是从容器的一个端面送到另一个端面,而是仅仅在中央附近摇动,冰水界面的水的移动变小。
其结果是,利用重力使水进行移动的效果减小了,不能提高透明度。此外,相反如过少的话,在冰水的界面产生冻结,所生成的冰上残留有白色条纹。因此,摇动周期为从每分钟3次到10次的范围是适合提高透明度的值。此外,在制冰部300内没有与摇动方向近乎垂直的壁,所供给的水可以近乎遍及制冰容器503的整个宽度进行移动。现有的制冰容器被划分成多个区域,在本发明的实施方式的例子中,与现有的制冰容器相比,所供给的水的移动量大幅度增加。
可是,在制冰容器503的侧壁503A与冷却面垂直地存在的情况下,不能说水的移动是充分的。此外,冰的生长也因侧壁503A的热传导和表面张力的不同,冰从侧壁503A的生长比中央要快一些。因此,侧壁503A垂直于冷却面存在的情况下所制造的冰,有时在摇动轴的中央部残留有成直线的气泡造成的白色浑浊部分。
因此,制冰容器503的形状是让制冰容器侧壁503A倾斜,使冰的面积从冷却面朝着垂直方向逐渐扩大,确保水移动距离。另外,侧壁也可以缓解来自冷却面的热传导的影响。因此,通过使冰从摇动轴中心部即制冰容器中央部开始长大,可以防止水残留在中央部。
此外,倾斜角度也对其制冰装置的形状有影响。原因是如倾斜角度大,要保持一定的冰的高度,侧壁的距离要变长。这就影响到使冰脱离时包括制冰容器503的制冰部300的旋转轨迹、制冰室顶板504和保持部件61、62的形状,以至影响到制冰装置整体的容量。所以,制冰容器503侧壁的倾斜角度以10度~30度为宜。如是此范围的话,可以确保所生成的冰的透明度,同时也是防止制冰容器的水溢出的范围。
而且,在本发明的实施方式8中,制冰容器侧壁503A从超过冰形成的高度向内侧弯曲。由此,可以使在制冰容器503摇动和使冰脱离时描绘的旋转轨迹变小,可以使制冰组件67紧凑化。在最大倾斜角停留的时间在设定摇动周期中也具有重要的意义。也就是说,在最大倾斜角停留的时间要确保使未冻结的水从一个端面向另一个端面移动的水流动时间,作为摇动周期来说,可以说3秒~7秒是适当的范围,这样可以确保足够的水流动时间,而且可以保持冰表面的未冻结的水。
也可以在摇动周期的控制中对此进行规定。
(实施方式9)
用图16和表1A~1G,对实施方式9进行说明。
对于与实施方式8相同的结构采用相同的参照符号,省略了详细的说明。
作为间断给水装置的给水泵11,使用步进电机驱动的管式泵。步进电机如果脉冲频率相同,即使驱动用供电电压有一些变化,也会以同一个旋转速度驱动。而且,管式泵在泵的性质方面具有若用于捋管的滚筒速度一定的话、则排水精度非常好的优点。其结果是,在间断给水时可以高精度地控制给水。另一方面,用于一般的制冰装置中的齿轮泵或叶轮泵具有成本比较低的优点,但是受给水通路的流路阻力变化的影响大。因此,与管式泵相比,由于给水精度低,所以不太适合用于少量的给水。
下面,对于采用以上结构的制冰装置的动作进行说明。
如用温度传感器检测到冷却板16为规定的温度范围内,以规定的步骤数驱动给水泵11,在向制冰部300进行规定量的给水的同时,利用摇动用驱动部65使制冰部300摇动。然后,以规定的摇动周期反复进行摇动动作,直到制冰完成。
给水泵11在最初供给规定量的水后,停止规定的时间,然后再次驱动,向制冰部300追加供给规定量的水,再停止规定时间后,进行规定量的给水。然后,反复间断给水,直到向制冰部300供给规定量的水。如果向制冰部300供给规定量的水,则使给水泵11的步进电机反转,把残留在给水泵11A内的水返回到给水罐10。
要制造透明度高的冰,需要使气泡从未冻结的水向周围空气释放的速度比冰冻结的速度快。
在本实施方式的制冰装置中,冰从下向上以大体二维的方式生长,所以制冰过程中在各种冰的厚度的情况下的冻结速度对冰的透明度有很大影响,为了制造更透明的冰,使冰的冻结速度减缓是有效的。另一方面,若考虑到使用者使用上的方便,必须充分考虑最终制造的冰的厚度和用几个小时制作所要求厚度的冰的制冰时间,希望用尽可能短的时间制造适当厚度的冰。此冻结速度,通常若保持冷却板的冷却能力为一定,由于冷却板上的冰成为热阻,所以若冰的厚度变厚,则冻结速度逐渐变慢,所以难以控制冻结速度。在本实施方式的制冰装置中,作为冷却板16的冷却源,使用珀尔帖元件14。
因此,通过使向珀尔帖元件14供电的电流改变,可以使冷却能力改变,因此可以进行控制,在各冰厚点得到最佳冻结速度。
而且,为了促进气泡向周围空气中释放,在制冰中使制冰部300摇动,使冰和水的界面移动。这样,利用与摇动轴垂直方向上的摇动,水移动的制冰部300的宽度和摇动角度对冰的透明度也有很大影响。除此以外,作为影响冰透明度的主要因素,摇动周期中重要的是制冰部倾斜状态下的停止时间。其原因是已经知道摇动的目的是使未冻结的水在冰上流动,切断在冰和水的界面上生成的气泡与冰的附着。
在摇动周期时,在制冰部300倾斜的状态下停止之际,未冻结的水在冰表面流动,产生冰表面被剥离出的部分,但通过进行间断给水,水流过后的冰表面整个变成浸湿的状态。这样可以形成非常薄的水膜的状态,由于气泡脱离的距离变短,所以容易脱气。因此,在间断给水中,每一次的给水量和给水间隔对透明度有很大影响。
表1表示在本实施方式的制冰装置中,确认使总给水量(即冰的厚度)、制冰容器底面的宽度、给水分批的次数、每一次的给水量、摇动角度、摇动周期、制冰时间改变时透明度的变化的实验结果。
在实验时,在制冰容器的侧壁倾斜成剖面从冷却面朝着垂直方向上侧逐渐变大。利用此倾斜,即使给水间隔一定而且每一次的给水量相同,每重复一次在冰上所供给的水的厚度就逐渐变薄。
摇动周期是,制冰部以规定的摇动角度进行摇动的时间设定为约1秒,剩余的时间为制冰部以倾斜的状态停止的时间。例如,摇动角度为±15度,摇动周期为5次/分钟时,从-15度到+15度摇动30度的时间为1秒,在+15度的状态下停止5秒,在从+15度到-15度摇动时间为1秒,在-15度停止5秒,作为一个周期。可以期望摇动角度大效果会更好,但是在这种程度下,在制冰部倾斜的状态下停止时,为了使水不从制冰容器的侧壁溢出,需要把侧壁的高度加高。其结果是,由于制冰容器本身变大,所以倾斜角度以15度为限。
冰的厚度从使用者的立场来看,以容易使用的适当的厚度来评价。这是因为若冰的厚度过厚,则冰变大,难以装入小的玻璃杯中,使用上不太方便。相反,若过薄的话,考虑到有损外观形状的构思,没有使用上的感觉等,以从15mm到25mm之间进行评价。
间断给水时,为了防止第一次给水量的水在冷却板上快速冻结,在冷却板上不散开,要比第二次以后的每次给水量多,设定成在制冰部上5mm左右的高度。
制冰时间,以用通常的制冰装置制造冰时所需要时间的120分钟为基准。此时,分阶段改变向珀尔帖元件供给的电压,调整成在冰的各厚度点上,冻结速度没有大的差异,没有冻结速度非常快的点。在制冰时间超过120分钟的条件下也重视冰的透明度,进行了评价。
在利用实验对冰的透明度进行评价中,分为四个等级,即:◎标记表示透明度非常高,几乎看不到白色浑浊的部分(整个冰的体积之中的透明部分为90%以上)、○标记表示虽在极少的部分看得到白色浑浊部分但却是充分透明(整个冰的体积之中的透明部分为70%以上而不到90%)、△标记表示虽有部分白色浑浊的部分但与用现有的制冰装置所能制造的冰相比是充分透明(整个冰的体积之中的透明部分在50%以上而不到70%)、×标记表示为与用现有的制冰装置所能制造的程度相当的白色浑浊的冰(整个冰的体积之中的透明部分不到50%)。○标记以上,透明度比较高,可以说是感官上优良的冰。
标记◎、○、△、×分别意味着优、良、可以、不可以。此外,所谓±15度意味着向某一个方向(+方向)移动15度,然后向其相反方向(-方向)移动15度。
表1A中表示的实施例1~18是在本实施方式的制冰装置中,整个表示确认使总给水量(即冰的厚度)、制冰容器底面的宽度、给水分批的次数、每一次的给水量、摇动角度、摇动周期、制冰时间改变时透明度的变化的实验结果的表。表1B~表1G是在表1A中进行的实验中,对各主要因素的变化量和透明度关系进行比较的表。下面对这些实验结果进行说明。
表1B表示没有摇动、没有间断给水,在制冰容器中加入一定量的水的基础上,确认仅使制冰时间改变时是否能制造透明冰的实验结果。
在此实验时,用从使用者使用方便的角度来看,认为最小厚度限度的15mm厚的冰进行实验。
根据表1B,在制冰时间为120分钟(实施例14)的情况下,透明度为×,为与用现有的制冰装置所能制造的程度相当白色浑浊的冰(整个冰的体积之中的透明部分不到50%的冰)。另一方面,以成倍的时间慢慢冷却的制冰时间为240分钟(实施例15)的情况下,透明度为△,可以制造虽有部分白色浑浊但与用现有的制冰装置所能制造的冰相比是充分透明的冰(整个冰的体积之中的透明部分为50%以上而不到70%)。可是,用此方法制造冰,即使是15mm的最小厚度也需要花费240分钟这样长的时间,所以若使冰的厚度增加,则需要更长的制冰时间。此外可以看出,即使花费了长的时间也只能得到一定程度的透明度。因此,若考虑到使用者的需求,由于希望用120分钟得到充分透明的冰,所以还需要进行改进。
表1C表示没有间断给水,仅在一定条件下进行摇动的基础上,改变冰的厚度时确认透明度的实验结果。
根据表1C,冰的厚度为15mm(实施例13)的情况下,透明度为○,可以制造虽在极少的部分看得到白色浑浊部分但却是充分透明的冰(整个冰的体积之中的透明部分为70%以上而不到90%)。可是,随着使冰的厚度增加到20mm(实施例6)、25mm(实施例16),透明度依次降低。
表1D表示在某一定条件下进行间断给水和摇动的基础上,使与摇动的轴垂直的方向的制冰容器的底面宽度改变,确认透明度的实验结果。
根据表1D,在制冰容器的底面宽度为40mm(实施例2)的情况下,透明度为△,成为虽有部分白色浑浊部分但与用现有的制冰装置所能制造的冰相比是充分透明的冰(整个冰的体积之中的透明部分为50%以上而不到70%)。
表1A
实施例No. | 总给水量(冰厚度) | 制冰容器底面宽度 | 给水分批次数 | 分批给水量 | 摇动角度 | 摇动周期 | 制冰时间 | 透明度 |
实施例1 | 100ml(20mm) | 40mm | 20次 | 4.5ml | ±15度 | 5次/分钟 | 80分钟 | × |
实施例2 | 100ml(20mm) | 40mm | 20次 | 4.5ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | △ |
实施例3 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | ○ |
实施例4 | 160ml(20mm) | 60mm | 40次 | 3.5ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | × |
实施例5 | 160ml(20mm) | 60mm | 10次 | 15ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | ○ |
实施例6 | 160ml(20mm) | 60mm | 1次 | - | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | △ |
实施例7 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±10度 | 5次/分钟 | 120分钟 | △ |
实施例8 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±5度 | 5次/分钟 | 120分钟 | × |
实施例9 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 2次/分钟 | 120分钟 | × |
实施例10 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 15次/分钟 | 120分钟 | × |
实施例11 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 5次/分钟 | 240分钟 | ◎ |
实施例12 | 112ml(15mm) | 60mm | 13次 | 7ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | ◎ |
实施例13 | 112ml(15mm) | 60mm | 1次 | - | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | ○ |
实施例14 | 112ml(15mm) | 60mm | 1次 | - | 0度 | - | 120分钟 | × |
实施例15 | 112ml(15mm) | 60mm | 1次 | - | 0度 | - | 240分钟 | △ |
实施例16 | 200ml(25mm) | 60mm | 1次 | - | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | × |
实施例17 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 10次/分钟 | 120分钟 | △ |
实施例18 | 160ml(20mm) | 60mm | 30次 | 4.5ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | △ |
表1B
实施例No. | 总给水量(冰厚度) | 制冰容器底面宽度 | 给水分批次数 | 分批给水量 | 摇动角度 | 摇动周期 | 制冰时间 | 透明度 |
实施例14 | 112ml(15mm) | 60mm | 1次 | - | 0度 | - | 120分钟 | × |
实施例15 | 112ml(15mm) | 60mm | 1次 | - | 0度 | - | 240分钟 | △ |
表1C
实施例No. | 总给水量(冰厚度) | 制冰容器底面宽度 | 给水分批次数 | 分批给水量 | 摇动角度 | 摇动周期 | 制冰时间 | 透明度 |
实施例13 | 112ml(15mm) | 60mm | 1次 | 112ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | ○ |
实施例6 | 160ml(20mm) | 60mm | 1次 | 160ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | △ |
实施例16 | 200ml(25mm) | 60mm | 1次 | - | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | × |
表1D
实施例No. | 总给水量(冰厚度) | 制冰容器底面宽度 | 给水分批次数 | 分批给水量 | 摇动角度 | 摇动周期 | 制冰时间 | 透明度 |
实施例2 | 100ml(20mm) | 40mm | 20次 | 4.5ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | △ |
实施例3 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | ○ |
表1E
实施例No. | 总给水量(冰厚度) | 制冰容器底面宽度 | 给水分批次数 | 分批给水量 | 摇动角度 | 摇动周期 | 制冰时间 | 透明度 |
实施例3 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | ○ |
实施例7 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±10度 | 5次/分钟 | 120分钟 | △ |
实施例8 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±5度 | 5次/分钟 | 120分钟 | × |
表1F
实施例No. | 总给水量(冰厚度) | 制冰容器底面宽度 | 给水分批次数 | 分批给水量 | 摇动角度 | 摇动周期 | 制冰时间 | 透明度 |
实施例9 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 2次/分钟 | 120分钟 | × |
实施例3 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | ○ |
实施例17 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 10次/分钟 | 120分钟 | △ |
实施例10 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 15次/分钟 | 120分钟 | × |
表1G
实施例No. | 总给水量(冰厚度) | 制冰容器底面宽度 | 给水分批次数 | 分批给水量 | 摇动角度 | 摇动周期 | 制冰时间 | 透明度 |
实施例6 | 160ml(20mm) | 60mm | 1次 | - | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | △ |
实施例5 | 160ml(20mm) | 60mm | 10次 | 15ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | ○ |
实施例3 | 160ml(20mm) | 60mm | 20次 | 7ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | ○ |
实施例18 | 160ml(20mm) | 60mm | 30次 | 3.5ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | △ |
实施例4 | 160ml(20mm) | 60mm | 40次 | 4.5ml | ±15度 | 5次/分钟 | 120分钟 | × |
而且,若在相同条件下使制冰容器的底面宽度变宽到60mm(实施例3),透明度为○,可以制造虽在极少的部分看得到白色浑浊部分但却是充分透明的冰(整个冰的体积之中的透明部分为70%以上而不到90%)。这是因为通过使制冰容器的底面宽度变宽,因摇动而使水移动的距离增加,促进脱气的效果,可以提高透明度。因而,可以认为如果使制冰容器的宽度越宽则越可以提高透明度。此外,虽然在表1D中没有表示,但将制冰容器的底面宽度定为80mm进行实验的结果是,在同样摇动的条件下,若不使制冰容器的高度相当地高,水要溢出。而且,在制冰后进行反转时,需要大的空间,所以认为使家庭用的冰箱中的制冰容器的宽度为80mm,在设计上受到制约,是困难的。
表1E表示在某个一定条件下进行间断给水的基础上,摇动周期相同,改变摇动角度来确认透明度的实验结果。
根据表1E,在摇动角度为±5度(实施例8)的情况下,透明度为×,成为与用现有的制冰装置所能制造的程度相当的白色浑浊的冰(整个冰的体积之中的透明部分不到50%)。然后,增加摇动角度,在摇动角度为±10度(实施例7)的情况下,透明度提高到△,在摇动角度为±15度(实施例3)的情况下,透明度变成○,可以看出,通过增加摇动角度可以提高透明度。此外,虽然在表1E中没有表示,但进行了使摇动角度为20度的实验,因为摇动角度过大,若不使制冰容器的高度相当地高,水就要溢出。在家庭用的冰箱中,使制冰容器的摇动角度为20度,在设计上受到制约,是困难的。
因此,摇动角度大可以期待促进脱气的效果大,但是如上所述,为了避免制冰装置大型化,认为优选摇动角度在从10度到小于20度的范围。
表1F表示在某个一定条件下进行间断给水,使摇动角度相同的基础上,通过改变摇动周期,确认透明度的实验结果。
根据表1F,在摇动周期为2次/分钟(实施例9)的情况下,透明度为×,成为与用现有的制冰装置所能制造的程度相当的白色浑浊的冰(整个冰的体积之中的透明部分不到50%)。认为这是由于摇动的水的流动停滞,不能充分地进行脱气。因此,如把摇动周期的次数增加到5次/分钟(实施例3),透明度变成○,可以制造虽然在极少的部分看得到白色浑浊部分但却是充分透明的冰(整个冰的体积之中的透明部分为70%以上而不到90%)。再把摇动周期的次数增加到10次/分钟(实施例17),透明度降低到△,若使摇动周期的次数增加到15次/分钟(实施例10),透明度进一步降低到×。这样,摇动周期增加得过高,冰的透明度降低,认为这是因为虽然摇动会使水流动,但由于在倾斜状态下的停止时间过短,所以未冻结的水充分地流过冰之前,被下一次向相反方向倾斜摇动而破坏。其结果是,水不能流过足够的距离,水分中的脱气不能充分进行。
因此可以看出,在摇动周期中,在其制冰容器形状和给水量的关系中,有一个摇动周期的最佳范围,通过把此摇动周期控制在最佳范围内,可以制造透明度高的冰。
表1G表示在某个一定条件下进行摇动的基础上,通过在相同的制冰时间中改变给水分批的次数,确认透明度的实验结果。
根据表1G,不进行分批给水(间断给水),进行一次给水的情况(实施例6)下,透明度为△,是虽有部分白色浑浊的部分但与用现有的制冰装置所能制造的冰相比是充分透明的冰(整个冰的体积之中的透明部分在50%以上而不到70%)。
另一方面,若使给水分批次数为10次(实施例5),透明度提高到○,即使使给水分批次数再增加到20次(实施例3),透明度也为○,可以得到高的透明度。认为这是因为在进行摇动的基础上,如进行间断给水,利用摇动可以使少量的水移动,可以充分进行水分中的脱气。
若再增加给水分批次数,在给水分批次数为30次(实施例18)的情况下,透明度为△,有向下降低的倾向,在给水分批次数为40次(实施例4)的情况下,透明度降低到×。可以如下这样认识此现象。通过增加给水分批次数,利用摇动可以使更少量的水移动,可以充分进行水分中的脱气,但是水量过少,若进行给水,马上就会冻结,更多的是在下次给水之前就完全冻结。其结果是,在给水和下次给水之间产生完全冻结的面,此冻结面例如从横向看,残留有层状白色浑浊部分。这是透明度降低的现象。因而,产生白色浑浊部分,与给水分批次数少的情况不同的现象。为了防止此层状白色浑浊部分,要在已供能的水在完全冻结之前进行下次给水,冻结面始终用水覆盖是必要的。
因而可以看出,在给水分批次数中,在摇动条件和制冰时间等的关系中,有一个给水分批次数的最佳范围,通过把此给水分批次数控制在最佳范围内,可以制造透明度高的冰。
汇总以上的说明可以看出,在以尽可能短的制冰时间制造的冰中,在确定了设计上允许的制冰容器的底面宽度的基础上,通过控制给水分批次数(即间断给水量)与摇动周期及摇动角度等的相关关系,可以制造透明度高的冰。
采用本实施方式的话,使制冰时间为120分钟,制冰容器的底面宽度为60mm左右的制冰装置中,在摇动角度为±15度左右、摇动周期为5次左右的摇动条件下,将给水分批次数设定为10次~20次左右为最佳(实施例3和5)。若采用此方法,透明度为○,可以制造虽然在极少的部分看得到白色浑浊部分但却是充分透明的冰(整个冰的体积之中的透明部分为70%以上而不到90%)。
在与此相同的条件下,若使制冰时间加倍为240分钟(实施例11),可以制造透明度为◎的透明度非常高的几乎看不到白色浑浊部分的冰(整个冰的体积之中的透明部分为90%以上)。
在与上述相同的条件(与实施例3和5相同的条件)下,如使冰的厚度减小到15mm,可以制造透明度为◎的透明度非常高的几乎看不到白色浑浊部分的冰(整个冰的体积之中的透明部分为90%以上)。可以看出,在这样的冰的厚度为15mm的情况下,即使不进行间断给水,仅摇动(实施例13),透明度也为○,可以制造虽然在极少的部分看得到白色浑浊部分但却是充分透明的冰(整个冰的体积之中的透明部分为70%以上而不到90%)。
因此,如冰的厚度为15mm左右,不使用价格高的间断给水用的给水泵等,使用与现在相同的通常的给水泵,也可以制造透明的冰。这样,可以提供用更便宜的方法制造透明的冰的制冰装置。
此外可以看出,即使冰的厚度在15mm以上,通过适当采用摇动等的条件,给水泵使用通常的制冰装置用的成本低的齿轮泵或叶轮泵,也可以制造透明度比较高的冰。
象以上这样,通过怎样设定最终制造的冰的厚度和制冰时间,可以制造透明的冰的条件不同,但如果是120分钟左右的制冰时间、15mm左右厚度的冰,利用摇动的效果就可以制造透明度比较高的冰。
而且,若使用专用的可以少量给水的给水泵,可以制造透明度更高的冰。
作为使用齿轮泵或叶轮泵提高少量给水的给水精度的方法,可以考虑通过缩小泵出口一侧通路,有意识地增加流路阻力,延长用于供给规定量水所需要的泵的驱动时间的方法。这样可以以比较低的成本进行间断给水。
本实施方式的实施例,不是限定各参数,而是通过实施最佳组合,可以使透明度提高。
(实施方式10)
用图16~图20对实施方式10进行说明。
本实施方式的制冰机的结构与实施方式8的制冰机相同,所以省略了详细的说明。下面对它的动作进行说明。
用给水泵11通过给水管11A从给水罐10供给的水,储存在被分成制冰容器503和冷却板16的制冰部300中。制冰容器503是向下方开口并且露出冷却板16的状态。此时,由于在制冰容器503和冷却板16之间配置了防止漏水材料30,所以储存在制冰部300中的水不会漏到下方。在柱66周围设置防止漏水材料33,同样能防止制冰部300的水漏出。防止漏水材料33使用橡胶状的有弹性的材料,形状为环状。在此防止漏水材料33的内侧周边上,设置一段或多段周缘翅片,它的内径比柱66的外径小。防止漏水材料33的内侧周边上,还涂敷润滑脂,采用进一步提高防止漏水性能的结构。
此时,制冰部300可以储存从50ml到200ml的水,但不是一次供给全部的水,给水被控制成分批进行。分批的次数根据要制冰的量的多少而改变,在5次以上25次以下的范围内进行设定。任何情况下都是第一次给水量多,此后固定为比第一次给水量少的量。第一次给水量多是为了防止由于少量给水时的快速冷却,冰变成白色浑浊的状态。在第二次以后的给水中,给水量是所供给的水形成薄膜程度的量。此时水膜的厚度决定于脱气速度要大于冻结速度,使冻结之前水中的空气充分释放。这样,在制冰部300内一边层叠一边进行制冰,给水的时刻可以在上次所供给的水完全冻结之前进行。这是因为若在完全冻结之后给水,在上次给水部分的冰表面上结霜,出现层状白色浑浊的情况。通过在完全冻结之前进行下一次的给水,可以制作整体透明的冰。
利用加热装置使制冰室顶板504的凹部变得暖和,而且用隔热材料36进行与制冰室内气氛的隔热,制冰部300附近的气氛温度被保持在比0℃高。此时,利用直接加热装置使制冰容器503变得暖和,来代替用加热装置使制冰室顶板504的凹部变得暖和,其效果相同。珀尔帖元件14与在冷却板16的下方突出的凸起部接触,把冷却板16冷却。此时,冷却板16使用铝这样的导热性良好的金属板,通过把它的厚度设定为从2mm到15mm,可以实现冷却面温度的均匀化。
由此,可以使珀尔帖元件14的配置具有一定程度的自由度。
利用成为冷冻温度的冷却板16,所供给的水从下部开始逐渐冻结,使水中的气体成分向上方释放。
此时,由于制冰部300附近的气氛温度被保持在比0℃高,因此所供给的水的上面不会冻结。然后,温度传感器35检测冷却板16的温度,通过适当改变珀尔帖元件14的电压,可以对冻结速度进行最佳的控制。例如,在与脱气速度相比,冻结速度过快的情况下,进行使控制珀尔帖元件14的电压降低的控制。
从制冰开始,随着时间的经过,冰向上方生长,冷却板16和冻结面的距离也随之远离。为了保持在冻结面上的冻结速度一定,需要使冷却面的温度依次降低,为此通过使珀尔帖元件14的电压随着时间的经过分阶段降低,可以实现冻结速度的控制。
不用说此制冰组件67被配置在冰箱的制冰室内或冷冻室内,而在制冰的初期阶段受气氛温度的影响,成为冻结速度过快的状态。要控制最佳的冻结速度,把对珀尔帖元件14施加的电压的正负反转,从制冰开始到经过一定时间实施使冷却面变暖和的动作。此后再一次把电压反转,进行使冷却面冷却的动作,直到制冰完成。
温度传感器35检测到冷却板16的温度上升,若判断给水结束,则摇动用驱动部65以某个一定的振动数、振动幅度反复进行正反转,使制冰组件67摇动。这样,被供给到制冰部300内的水,在制冰部300倾斜时刻,利用重力流动,从上方向下方刷一下冰的表面。水流过后的冰的表面全部成为浸湿的状态,如从微观上来看,被拉开成非常薄的水膜。水适当地被搅拌,促进脱气,同时,通过形成非常薄的水膜状态,水中的空气到达水和大气的界面的距离变得非常短,容易脱气。
此时,在制冰部300内没有近乎垂直于摇动方向的壁,所供给的水可以近乎遍及制冰容器503的整个宽度进行移动。现有的制冰容器被划分成多个区域,与现有的制冰容器相比,所供给的水的移动量大幅度增加。
由此,增大了脱气效果,可以在制冰部300中制造透明度高的冰。或者,若使透明度与用现有的制冰装置所能制造的冰程度相同,可以缩短制冰时间。
温度传感器35检测到冷却板16温度降低,当然进行制冰完成的判断,这样制造的透明冰大体成为板状。此时,在透明冰内存在柱66,利用碎冰用驱动部68驱动柱66向某个一定方向旋转。在柱66上设置有大体呈放射状的凸棱或爪,通过此凸棱旋转,在凸棱周围的冰上产生龟裂,把大体呈板状的透明冰破碎成多块。优选的是此破碎的冰设定成可以供家庭实用的适当的尺寸。
而且,透明冰被破碎后,摇动用驱动部65使制冰组件67反转,使制冰部300内的透明冰掉到下方,使冰脱离。此后,摇动用驱动部65向相反方向旋转,使制冰组件67返回到正常位置,等待下次给水。
此时,假设在柱66和碎冰用驱动部68没有构成一个整体的情况下,制冰后,产生出需要使柱66和碎冰用驱动部68从制冰部300的上方朝向冰移动。这种情况下,为了使柱66浸入到冰中,产生出需要设置某种加热装置,同时需要另外设置使柱66和碎冰用驱动部68上下移动的移动装置。
而且,即使具有加热装置,使柱66浸入到冰中,为了碎冰需要重新冻结,导致制冰时间增加。
象上述那样,本实施方式的制冰装置由冷却板、配置在上述冷却板上的上面一侧开口的制冰容器、使上述制冰容器摇动的摇动机构、向上述制冰容器供给水的给水机构构成,通过调整给水机构的给水量和时间,使冰表面上的未冻结的水形成薄膜,而且通过使制冰容器摇动,利用重力可以简单地使水在冰表面上一边流动一边被冻结。
进行分批给水,其给水量第一次多,此后为固定,总给水次数设定在5次以上25次以下,通过适当地设定给水时间,可以在制冰部完全冻结之前进行下次给水。
通过利用安装在制冰部上的温度检测装置控制制冰容器底面或冷却板表面的温度,可以从制冰开始时使冷却面温度依次降低。
冷却板使用传导性良好的金属板,通过把它的厚度设定为从2mm到15mm,可以使冷却面温度保持均匀。
作为冷却板的冷却方法,通过使用珀尔帖元件可以把冷却面温度变成适当的温度。
作为珀尔帖元件的通电控制方法,从制冰开始经过一定时间后,通过进行控制,使施加电压的正负反转,可以使冷却面的冷温逆转。
通过设置针对制冰容器周围或制冰容器进行加热的装置,可以控制制冰容器的周围温度,使制冰部的水面不会冻结。
(实施方式11)
用图23和图24对实施方式11的制冰装置进行说明。
对于与实施方式8相同的结构采用相同的参照符号,省略了详细的说明。
制冰部300由临时储存水并且制造板状冰的上下面开口的制冰容器503、冷却板16、配置在制冰容器503和冷却板16之间的防止漏水材料30构成。在冷却板16的下方还配置有驱动组件39。在驱动组件39的后方且冷却板16的下方配置具有翅片形状的冷却促进部件140,其与冷却板16紧密接触。此外,冷却板16和冷却促进部件140用铝等导热性优良的材料制成。而且,在冷却板16的制冰容器503外侧,在比较靠近制冰容器503的位置上,设置有用于加热冷却板16的加热器41。
其结构是,用保持部件142、143从上下夹持制冰容器503、冷却板16、防止漏水材料30、驱动组件39和冷却促进部件140。
此时,制冰容器503被保持部件142、143压向冷却板16的方向,同时,防止漏水材料30被适度压缩。
多个柱66连接在驱动组件39上,贯通冷却板16,向制冰部300方向延伸。此时,在冷却板16的贯通孔上设置有密封柱66周围的防止漏水材料33。而且,检测冰的轴144设置在驱动组件39的侧面上,借助于检测冰的轴144而安装检测冰的杆145。而且,在驱动组件39的正面还设置有旋转驱动轴54。
虽然图中没有表示,但在驱动组件39的内部至少设置一个驱动部,从而对柱66、检测冰的轴144、旋转驱动轴54进行驱动。
在冷却板16上设置温度检测装置,例如设置温度传感器35。
在制冰容器503的外围设置隔热材料147、148,覆盖加热器141和温度传感器35。
制冰容器503、冷却板16、防止漏水材料30、驱动组件39、冷却促进部件140、加热器141、保持部件142、143、柱66、防止漏水材料33、检测冰的轴144、检测冰的杆145、旋转驱动轴54、温度传感器35和隔热材料146、147分别相互固定,整体构成制冰组件37。
冷却促进部件140被配置成靠近制冰室内的冷气出口(图中没有表示)。
制冰组件37的上部被装在设置于制冰室顶板上的大体为拱顶形的凹部内。隔热材料146、147和制冰室顶板的凹部接近到对制冰组件37的旋转没有妨碍的程度,可以把制冰部300和制冰室的空气循环抑制到最小的限度。此外,虽然图中没有表示,但在制冰室顶板的凹部还设置有加热装置。
下面对象上述这样构成的制冰装置的动作、作用进行说明。
制冰控制开始,若温度传感器35检测到在规定温度范围内,利用给水装置供给水,储存在被制冰容器503和冷却板16围住的制冰部300中。制冰容器503是向下方开口并且冷却板16露出的状态。
此时,由于在制冰容器503和冷却板16之间配置了防止漏水材料30,所以储存在制冰部300中的水不会漏到下方。此外,在柱66周围设置防止漏水材料33,同样能防止制冰部300的水漏出。
防止漏水材料33使用橡胶状的有弹性的材料,形状为环状。
在此防止漏水材料33的内侧周边上,设置一段或多段周缘翅片,它的内径比柱66的外径小。而且,防止漏水材料33的内侧周边上,还涂敷润滑脂,采用进一步提高防止漏水性能的结构。
温度传感器35检测到冷却板16的温度上升,若判断给水完成,则旋转驱动轴54以某个一定的振动数、振动幅度反复进行正反转,使制冰组件37摇动。由此,对供给至制冰部300内的水进行适度搅拌。此时,旋转驱动轴54被固定在制冰室内,利用旋转驱动轴54的动作,制冰组件37自身进行摇动动作。
利用加热装置使制冰室顶板的凹部变得暖和,而且,用隔热材料146、147进行与制冰室内气氛的隔热,因此制冰部300附近的气氛温度被保持在比0℃高。冷却促进部件140被制冰室内吹出的冷气冷却,使冷却板16冷却。利用变成冷冻温度的冷却板16,所供给的水从下部逐渐冻结,使水中的气体成分向上方释放。此时,由于制冰部300附近的气氛温度保持得比0℃高,所以所供给的水的上面与下面相比不是先冻结。然后,温度传感器35检测冷却板16的温度。根据检测温度,或适当改变施加在加热器141上的电压,或使向加热器141的通电接通或断开。这样,对冷却板16的温度进行控制,进行冻结速度的最佳控制。例如,在与脱气速度相比,冻结速度过快的情况下,进行使施加在加热器141上的电压增加的控制。除此之外再利用摇动动作,进一步提高使水中的气体成分释放的效果,即,进一步提高脱气效果。此外,此时制冰容器503内的未冻结的水,可以近乎遍及制冰容器503的整个宽度进行移动。
冻结完成是在给水结束后,经过规定时间,温度传感器35检测变成为规定的温度以下来进行。此时在制冰容器503内可以制造透明度比较高的大体呈板状的冰。
冻结完成后,摇动动作结束,通过检测冰的轴144使检测冰的杆145下降到配置在制冰室内的储冰箱内。此时,若冰在储冰箱内储存规定量以上,则检测冰的杆145与冰接触,阻碍检测冰的轴144旋转,检测到冰已满。相反,若储冰箱内的冰在规定量以下,则检测到储冰量不足。
在冰已满时,把冰原封不动地保持在制冰容器503内。然后,在每个规定时间使检测冰的杆145进行动作,检测储冰箱内的冰的量,如果冰不足的话,则在加热器141上通电,加热冷却板16。通过加热冷却板16,制冰容器503内的冰与冷却板16的附着力变弱。
若温度传感器35检测到在规定温度以上,停止向加热器141通电。然后,对旋转驱动轴54进行驱动,使制冰部300反转,而且还对柱66进行驱动,把冰分割成多块,然后掉到储冰箱内。把冰分割完成后,使柱66返回到原来位置,再驱动旋转驱动轴54,使制冰部300返回到水平位置。
此后,返回到制冰控制开始。
象以上这样,在本实施方式11的制冰组件37中,用比较简单的结构,以低的成本可以实现具有也可以加热的冷却板的制冰装置。
而且,加热器除了与冷却板接触的面以外,其余用隔热材料覆盖,因此可以降低加热器的发热损耗,加热器的容量即使比较小,也可以使冷却板在短时间内升高到规定温度。此外,在本实施方式中,也一并表示了制作在放入掺水威士忌等中之际感官上更好的透明度高的冰的制冰方法,但是制冰方法不固定于此方法。
(实施方式12)
用图25对实施方式12进行说明。
对于与实施方式11相同的构成部分,省略了详细的说明。
制冰部300由临时储存水并且制造板状冰的上下面开口的制冰容器503、冷却板16、配置在制冰容器300外周折边和冷却板16之间的防止漏水材料30构成。
在冷却板16的下方还配置有驱动组件39。
在驱动组件39的后方、冷却板16的下方配置有具有翅片形状的冷却促进部件140,与冷却板16紧密接触。此外,冷却板16和冷却促进部件140用铝等导热性优良的材料制成。
而且,在冷却板16和驱动组件39之间,为了加热冷却板16,在对应于制冰容器503底面的部分上,设置大体均匀发热的面状加热器141A。作为大体均匀发热的面状加热器来说,有利用硅橡胶等绝缘体夹持金属电阻体的加热器、或利用绝缘体夹持导电性树脂的发热体的加热器等,形状的自由度比较高。
多个柱66连结在驱动组件39上,贯通冷却板16,向制冰部300的方向延伸。此时,在冷却板16的贯通孔上,设置对柱66周围进行密封的防止漏水材料33。而且,在面状加热器141A上开出对应于柱66贯通部位的孔。
下面,对于象上述这样构成的制冰装置的动作、作用进行说明。
由给水装置供给的水,在制冰容器503内由冷却板16冷却成冰。
若用温度传感器35检测到冻结完成时,通过给面状加热器141A通电,加热冷却板16,可以降低冷却板16和冰的附着力。此时,制冰容器503底面利用大体均匀加热的面状加热器141A被大体均匀地加热,所以冰的融化没有产生差异。
用温度传感器35测定冷却板16一个部位的温度,检测加热的结束,通过使冷却板16的温度分布小,能够确实地以适当的温度终止加热,该适当的温度是,可以不使冰溶化,但却使冰和冷却板16的附着力变弱。
象上述这样,在本实施方式12的制冰装置中,大体均匀发热的面状加热器被配置在对应于制冰容器底面的冷却板和驱动组件之间。然后,通过加热冷却板,可以抑制冰的一部分过分溶化。以可靠地使冰和冷却板的附着力变弱的最佳温度终止加热。
在本实施方式中,把面状加热器配置在冷却板和驱动组件之间。除此以外,在冷却板或驱动组件中的至少一个中,通过追加形成配置加热线的槽等的比较简单的结构,用通常的加热线替代面状加热器,也可以得到相同的效果。
产业上的可利用性
本发明的制冰装置,设置有制造板状冰的制冰部、把板状冰分割成多块的分割装置,可以提供不带圆角的有棱角的冰。因此,不限于家庭使用,可以广泛用于营业用的制冰机和冰箱等要求不定形冰的方面。而且,透明度高的冰,不仅外表好看,商品价值也高,所以本发明的制冰装置的实用性更广。
Claims (44)
1.一种制冰装置,其特征在于,包括:具有制作板状冰的制冰容器的制冰部;把所述制冰部所制成的所述板状冰在所述制冰部内分割成多块不定形冰的分割装置;和,向所述制冰容器供给水的给水装置。
2.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:所述分割装置,通过从所述板状冰的内部施加应力,进行分割。
3.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:具有驱动所述分割装置的驱动装置,所述分割装置具有由所述驱动装置旋转驱动的柱。
4.如权利要求3所述的制冰装置,其特征在于:所述柱上形成有相对于所述柱的旋转轴大体呈放射状延伸的多个凸棱。
5.如权利要求3所述的制冰装置,其特征在于:所述柱在所述制冰容器内的水冻结之前,预先插入所述制冰容器内。
6.如权利要求3至5中任一项所述的制冰装置,其特征在于:所述柱从所述制冰容器的底面贯穿。
7.如权利要求6所述的制冰装置,其特征在于:所述柱覆盖从所述制冰容器底面立起设置的筒状部的外周,通过所述筒状部的内部,与所述驱动装置连接。
8.如权利要求3至5中任一项所述的制冰装置,其特征在于:所述分割装置具有多个柱,所述驱动装置同时驱动所述柱旋转。
9.如权利要求1至2中任一项所述的制冰装置,其特征在于:所述制冰部与所述分割装置固定,所述制冰部和所述分割装置在制冰中以水平的旋转轴为中心进行摇动。
10.如权利要求5所述的制冰装置,其特征在于:所述柱的水平高度比在所述制冰容器中制作的冰的高度高。
11.如权利要求5所述的制冰装置,其特征在于:所述柱的水平高度比在所述制冰容器中制作的冰的高度低。
12.如权利要求8所述的制冰装置,其特征在于:
所述多个柱,在连结与相邻柱的旋转轴的近乎直线上形成凸棱,驱动所述多个柱向同一旋转方向旋转。
13.如权利要求8所述的制冰装置,其特征在于:
所述多个柱,在连结与相邻柱的旋转轴的近乎直线上形成凸棱,驱动所述多个柱向不同旋转方向旋转。
14.如权利要求3所述的制冰装置,其特征在于:所述柱用金属制成。
15.如权利要求3所述的制冰装置,其特征在于:所述柱用树脂制成。
16.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:所述制冰容器的侧面带有倾斜,使得所述制冰容器的上面的面积比底面的面积大。
17.如权利要求4所述的制冰装置,其特征在于:所述凸棱的在放射方向上的长度,与所述制冰容器的上面一侧相比,底面一侧长。
18.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:具有驱动所述制冰部反转的反转装置,制冰完成时,使所述制冰部反转之后,驱动所述分割装置,把所述板状冰分割成多块不定形冰。
19.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:具有驱动所述制冰部反转的反转装置,制冰完成时,驱动所述分割装置,把所述板状冰分割成多块不定形冰之后,使所述制冰部反转。
20.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:具有驱动所述制冰部反转的反转装置,制冰完成时,一边使所述制冰部反转,一边驱动所述分割装置,把所述板状冰分割成多块不定形冰。
21.如权利要求18至20中任一项所述的制冰装置,其特征在于:在使所述制冰部反转了的状态下,所述分割装置还被驱动规定时间。
22.如权利要求18至20中任一项所述的制冰装置,其特征在于:所述分割装置是,对柱进行驱动使之旋转,在分割冰后、向所述制冰部给水之前,向分割时驱动的方向驱动所述柱为规定时间。
23.如权利要求18至20中任一项所述的制冰装置,其特征在于:制冰完成后,加热所述制冰容器的底面,然后进行所述制冰部的反转驱动及所述分割装置的驱动。
24.如权利要求18至20中任一项所述的制冰装置,其特征在于:在利用所述制冰部的反转使冰从所述制冰容器脱离后、给水动作开始之前,把所述制冰容器的底面的温度冷却到规定的温度。
25.如权利要求18至20中任一项所述的制冰装置,其特征在于:在所述制冰部的下方设置储存冰的储冰箱,所述制冰部的反转和所述柱的驱动动作,是在制冰完成后进行冰量检测,判断所述储冰箱中的冰量是否是规定量,只有冰没有达到规定量的情况下,才进行所述反转驱动。
26.如权利要求25所述的制冰装置,其特征在于:在所述储冰箱中的冰量达到规定的量的情况下,控制所述制冰容器的温度保持在零度以下。
27.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:由所述制冰部制作的板状冰是透明度高的冰。
28.如权利要求27所述的制冰装置,其特征在于:具有在制冰时使所述制冰容器摇动的摇动机构,所述板状冰是用所述摇动结构使水一边流动一边冻结。
29.如权利要求27所述的制冰装置,其特征在于:所述给水装置是利用间断式给水装置进行向所述制冰容器的给水,该间断式给水装置是把给水分成多次,并且间断地进行给水。
30.如权利要求27所述的制冰装置,其特征在于:在所述制冰容器的下面具备加热装置,在冰脱离结束后、给水动作开始之前,把所述制冰容器的底面部的温度加热到规定温度。
31.如权利要求27至29中任一项所述的制冰装置,其特征在于:所述制冰容器的侧面带有倾斜,使所述制冰容器的上部面积比底面面积大,所述倾斜的角度在10度到30度的范围内。
32.如权利要求31所述的制冰装置,其特征在于:制冰容器的侧壁向内侧弯曲。
33.如权利要求28所述的制冰装置,其特征在于:从制冰开始到制冰完成,使摇动周期以一分钟3次~10次进行摇动。
34.如权利要求28所述的制冰装置,其特征在于:摇动角度在相对于水平面从±10度到±20度的范围内。
35.如权利要求28所述的制冰装置,其特征在于:在摇动的最大倾斜角度的停止时间在从3秒到7秒的范围内。
36.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:所述制冰容器的底面温度,由安装在所述制冰部的温度检测装置来控制,将温度控制为从制冰开始时使温度依次降低。
37.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:具有冷却所述制冰容器的冷却板,所述冷却板由导热性优良的金属构成。
38.如权利要求37所述的制冰装置,其特征在于:由安装在所述制冰部的温度检测装置控制所述冷却板的表面温度,将温度控制为从制冰开始时使温度依次降低。
39.如权利要求37所述的制冰装置,其特征在于:使用珀尔帖元件冷却所述冷却板。
40.如权利要求38所述的制冰装置,其特征在于:具有进行给所述珀尔帖元件进行通电的控制装置,可以从制冰开始经过一定时间后,使施加电压的正负反转,使冷温逆转。
41.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:用加热装置控制所述制冰容器的周围温度。
42.如权利要求1所述的制冰装置,其特征在于:在所述制冰部配置加热用的加热器。
43.如权利要求42所述的制冰装置,其特征在于:所述加热器是整个面近乎均匀发热的面状加热器。
44.如权利要求37所述的制冰装置,其特征在于:在所述冷却板上具有加热器,用所述加热器控制所述制冰容器的周围温度。
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