JP2003343951A - 製氷装置 - Google Patents

製氷装置

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JP2003343951A
JP2003343951A JP2002157039A JP2002157039A JP2003343951A JP 2003343951 A JP2003343951 A JP 2003343951A JP 2002157039 A JP2002157039 A JP 2002157039A JP 2002157039 A JP2002157039 A JP 2002157039A JP 2003343951 A JP2003343951 A JP 2003343951A
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water supply
ice
ice making
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water
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JP2002157039A
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Yasuhito Takahashi
康仁 高橋
Katsutoshi Tsushima
勝年 対馬
Takumi Kida
▲たく▼己 木田
Hiroko Ishii
裕子 石井
▲たつ▼井  洋
Hiroshi Tatsui
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Refrigeration Co
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は、氷と水の界面から気泡が離れず氷内
に閉じ込まれる、装置が大がかりになり大幅なコストア
ップに繋がる、家庭用冷蔵庫や業務用冷凍庫では容器内
に製氷する必要があり、氷筍のようにならない等の課題
があった。 【解決手段】 冷凍空間内に、上部を高温に底部を低温
に保つ、上部に開口部1aを有する容器1を設置し、そ
の開口部1aを断熱材11で蓋をし、その断熱材11を
貫通した給水ノズル10で、容器1の開口部1aへ、間
欠的に給水して製氷する製氷装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は家庭用冷蔵庫や業務
用冷凍庫等の用いられる透明氷の製氷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、家庭用冷蔵庫における透明氷の製
氷は、製氷皿に給水後、製氷皿を振動させて、凍結に伴
い発生した気泡が氷の中に混入するのを防いだり、製氷
する前に空気などの溶存ガスを脱気した水を用いて製氷
する方法が採られていた。また、業務用製氷庫では、水
を凍結させるための製氷皿を下に向けて噴水上に給水
し、製氷皿の側面から徐々に凍らせていく方法が採られ
ていた。更に天然の氷筍に倣って単結晶氷の育成方法な
どがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、透明氷を製
氷する場合の大きな課題は、凍結時に発生する気泡を如
何に氷の中に取り込まれないようにするかである。ま
た、硬度の高い井戸水やミネラル水などに存在する硬度
イオン成分そのものの析出や硬度イオン成分などの不純
物が核となって発生する気泡を防ぐことである。
【0004】一般の水道水には、硬度イオン成分が15
〜30ppm、溶存ガスが20ppm程度含まれてい
る。水が結晶化して氷となる場合には、水が結晶化する
速度と結晶化した氷から不純物を排出しようとする速度
の兼ね合いによって、透明氷になったり、不透明氷にな
ったりする。特に、溶存空気による不透明氷の生成に
は、水中における空気の拡散が大きく関わっており、氷
と水の界面移動速度が速い場合に、溶存空気が氷内に閉
じこめられる。しかし、界面移動速度が遅い場合には、
氷内に入り込めない空気分子が、界面近傍の水内に溜ま
り、空気分子濃度の過剰な領域が形成される。このよう
な過剰空気分子量は、氷の成長とともに次第に多くな
り、ある限界を越えると巨視的な空気の泡となり、最終
的に進行してきた氷内に閉じこめられる。
【0005】製氷皿に物理的に振動を与えて、水が結晶
化する際に発生した気泡が氷内に閉じ込まれるのを防ぐ
方法は、ある程度の透明度はあるが、発生した気泡が小
さい場合には、氷と水の界面から気泡が離れず氷内に閉
じ込まれるという課題があった。
【0006】また、結晶化する前に予め脱気してガス成
分を除去する方法は、透明氷を作成する上で有効である
が、装置が大がかりになり大幅なコストアップに繋がる
だけでなく、製氷に時間がかかると脱気水に再び空気が
溶け込み、結晶化するときに気泡が発生して、透明度の
高い氷は得られない課題があった。
【0007】更に、容器のない平坦な部分に水滴を落下
させて透明度の高い単結晶氷を製氷する方法があるが、
家庭用冷蔵庫や業務用冷凍庫では容器内に製氷する必要
があり、氷筍のようにならない課題があった。
【0008】本発明は、このような従来の製氷装置の課
題を考慮し、比較的短時間で透明氷を製氷することが可
能である製氷装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで、第1の本発明
は、開閉可能な扉を有する冷凍空間内に、上部を高温に
底部を低温に保ち、上部に開口部を有する容器と、前記
容器の開口部より間欠的に給水する給水系統とを備え、
前記給水系統は、室温より低温に保持された空間に設置
された給水タンクと、給水管を通じて給水ノズルへ前記
給水タンクから給水するポンプとを有し、前記容器の開
口部は蓋部材で覆われており、前記給水ノズルの先端
は、前記蓋部材を貫通して、前記容器の前記開口部へ臨
出している製氷装置である。
【0010】第2の本発明は、前記蓋部材を加熱する手
段がさらに設けられている第1の本発明の製氷装置であ
る。
【0011】第3の本発明は、前記容器の底部の温度を
検知する温度検知手段と、前記容器の底部の温度が第一
の所定温度より低い温度となったときに給水を開始し、
前記容器の底部の温度によって、給水間隔や給水量を制
御する制御手段とを更に備えた第1の本発明の製氷装置
である。
【0012】第4の本発明は、前記給水ノズルの先端は
親水処理が施されている第1の本発明の製氷装置であ
る。
【0013】第5の本発明は、前記扉の開閉を検知する
扉開閉検知手段と、前記扉が開いている時間をカウント
するタイマ手段と、前記扉開閉検知手段と前記タイマ手
段からの信号を入力し、それらの信号に基づいて、所定
時間給水間隔を変更する第1の本発明の製氷装置であ
る。
【0014】第6の本発明は、製氷開始手段が更に備え
られている第1の本発明の製氷装置である。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を、添付する図面
に示す具体的実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0016】(実施の形態1)透明氷を製氷するための
製造装置を図1に示す。製造装置は、図2に示す冷蔵庫
に組み込まれている。図2において、21は冷蔵室、2
2は野菜室、23は製氷室、24は冷凍室、25は制御
パネル、そして26は製氷開始ボタンである。
【0017】上記図1の製造装置の冷凍空間として、水
が結晶化する温度に保たれた冷凍庫2は扉5によって開
放されるようになっている。製氷容器1の上部には開口
部1aが設けられている。
【0018】製氷容器1の材質は、PPやPEなどの樹
脂でもアルミニウムのような金属でもよい。樹脂の場
合、底の部分と上部では樹脂の厚さを変え、上部に比べ
て底部分を薄くして熱伝導をよくして、製氷皿の上部と
底部で温度差が付くようにしている。アルミニウムの様
な金属を使用する場合には、上部が底部よりも厚くなる
ように断熱材の厚さを変えて、上部と底部の温度差が付
くようにする。
【0019】給水用の水は冷蔵庫(図示していない)の
中に設置した給水タンク6の中に入れて予め温度を冷や
しておき、給水ポンプ8を介して給水ノズル10から製
氷容器1に間欠的に給水する。この給水タンク6,給水
ポンプ8、給水管9,給水ノズル10などで、本発明の
給水系統が構成される。
【0020】製氷容器1の上部は断熱材11で蓋をされ
ている。その断熱材11の中を上記給水ノズル10が外
部から貫通して製氷容器1の上部に現れるようになって
いる。冷凍庫2の温度は出来る限り変動が少なく一定値
である方がよい。例えば、冷凍庫2の温度を−15℃と
して、製氷容器1を図1に示すように設置して、扉5を
閉め、図2に示す製氷開始ボタン26を押した後、約5
分後から給水を開始する。図3に示すように、給水した
水を透明氷にするためには、給水した水が全て凍る前に
(給水した水が氷31と水32となって存在する)、次
の水を給水する必要があるからである。1回の給水量が
0.2mlとはいえ凍る場合、僅かに気泡が発生する
が、発生した気泡が氷の中に閉じこめられる前に、次の
給水が始まるので、気泡が氷の中に閉じこめられずに、
また凍り始める。これを順次繰り返すことで、気泡を含
まない透明な氷が製氷できる。
【0021】また、硬度50程度の水道水では、気泡の
核となる硬度イオン成分や溶存シリカなどが含まれてい
るが、気泡となる前に、次の給水が始まるので、気泡発
生の核とはならず、僅かに氷の中に含まれ、大半が氷の
外部に出されて氷の表面や製氷皿側面に存在するように
なり、氷の透明度を損なうことはない。
【0022】このように間欠的に給水することで、10
mlの水を約2時間で透明氷にすることが可能となっ
た。
【0023】(実施の形態2)次に透明氷を製氷するた
めの第2の実施の形態について図4を用いて詳細に説明
する。
【0024】実施の形態1と異なる点は、断熱材11内
にヒータ31を具備した点である。実施の形態1では用
いる断熱材11の性能にもよるが、断熱性能がよいと製
氷容器1の上部と底部で温度差が付かなくなるので、や
や性能を落としたものを使用せざるを得ない。実施の形
態2では、断熱材11の断熱性能がよくても製氷容器1
の上部と底部に温度差を付けるように断熱材11内にヒ
ータ31を取り付けたものである。また、製氷終了する
と給水ノズル10や給水管9内の水を取り除く必要があ
るが、僅かに残っても給水ノズル10が凍結して詰まる
可能性があるが、ヒータ31で加熱することで凍結によ
る給水ノズル10の詰まりを防ぐことができる。従っ
て、製氷終了後、たとえ給水ノズル10が凍結しても次
の製氷時にはヒータ31によって溶けているので、給水
ノズルが詰まることがない。
【0025】製氷プロセスは実施の形態1と同様であ
り、例えば、冷凍庫2の温度を−15℃として、製氷容
器1を図1に示すように設置して、扉5を閉め、図2に
示す製氷開始ボタンを押した後、約5分後から給水を開
始する。図3に示すように給水した水を透明氷にするた
めには、給水した水が全て凍る前に(給水した水が氷3
1と水32となって存在する)、次の水を給水する必要
があるからである。1回の給水量が0.2mlとはいえ
凍る場合、僅かに気泡が発生するが、発生した気泡が氷
の中に閉じこめられる前に、次の給水が始まるので、気
泡が氷の中に閉じこめられずに、また凍り始める。これ
を順次繰り返すことで、気泡を含まない透明な氷が製氷
できる。
【0026】また、硬度50程度の水道水では、気泡の
核となる硬度イオン成分や溶存シリカなどが含まれてい
るが気泡となる前に、次の給水が始まるので、気泡発生
の核とはならず、僅かに氷の中に含まれ、大半が氷の外
部に出されて氷の表面や製氷皿側面に存在するようにな
り、氷の透明度を損なうことはない。
【0027】このように間欠的に給水することで、10
mlの水を約2時間で透明氷にすることが可能となっ
た。
【0028】(実施の形態3)次に透明氷を製氷するた
めの第3の実施の形態について図5を用いて詳細に説明
する。実施の形態1では、給水のタイミングを冷凍庫2
に製氷容器1をセットして、製氷開始ボタン26を押し
た後、5分後としたが、製氷容器1が十分冷えていない
場合があるので、実施の形態3では、製氷容器1の底部
に温度センサー51を設置して温度変化で給水タイミン
グを決めた。
【0029】−15℃の冷凍庫2内に図5に示すように
製氷容器1を設置すると温度センサー51は図6に示す
ような変化をする。矢印61に示すように製氷容器1の
底部の温度が−10℃以下になったことを検知して給水
を開始する。冷凍庫2の扉5を長い時間開けていない場
合には、実施の形態1で示したように時間で給水タイミ
ングを決めてもよいが、扉5を長い時間開けて冷凍庫2
内の温度が高くなった場合には時間よりも製氷皿1底部
の温度をモニターして給水を開始した方がよい。
【0030】給水を開始すると水の温度と水が氷に変化
するときの潜熱から温度センサー31の温度が少し上昇
する。更に給水を行うと温度センサー31は上昇を続け
るが、−8℃付近で飽和する。給水間隔が長かったり1
回の給水時における給水量が少ないと温度の上昇は少な
く給水毎に完全に凍結してしまい発生した小さな気泡が
氷の中に存在する氷となってしまう。また逆に給水間隔
が短かったり1回の給水量が多すぎると温度上昇を続け
て凍結しない水の量が多くなり、通常の製氷容器に溜め
て製氷する場合と同様な気泡の多い氷となってしまう。
【0031】従って、実施の形態1で説明したように、
給水した水が全て氷となる前に次の給水を行うように給
水した後温度上昇が速ければ、給水量を少し増やすか、
給水間隔を少し短くするとよい。また、給水した後温度
上昇が遅ければ、給水量を少し減らすか、給水間隔を少
し長くすればよいことになる。給水を矢印42で示すと
ころで停止すると温度センサー51(T1)は図6に示
すように温度が下がり始める。製氷容器1の底部の温度
を検知することで給水間隔や給水量を変化させて最適化
することにより、透明度100%に近い氷を常時製氷す
ることが可能となった。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的短時間で透明氷を製氷することが可能となった。
【0033】また、給水ノズルを用いているため、装置
が傾いても困らない。
【0034】また、製氷容器の底部の温度変化を検知す
る場合は、最適な製氷条件を作り出すことができ、常時
透明度90%以上の製氷が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す製氷装置の断面図
【図2】冷蔵庫の正面図
【図3】製氷容器内の水が凍る様子を示す断面図
【図4】本発明の一実施の形態を示す製氷装置の断面図
【図5】本発明の一実施の形態を示す製氷装置の断面図
【図6】本発明の温度変化を示すグラフ
【符号の説明】
1 製氷容器 2 冷凍庫 5 扉 6 給水タンク 8 給水ポンプ 9 給水管 10 給水ノズル 11 断熱材 26 製氷開始ボタン 31 ヒータ 51 温度センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 対馬 勝年 富山県富山市寺町けや木台146 (72)発明者 木田 ▲たく▼己 滋賀県草津市野路東2丁目3番1−2号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 石井 裕子 滋賀県草津市野路東2丁目3番1−2号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 ▲たつ▼井 洋 滋賀県草津市野路東2丁目3番1−2号 松下冷機株式会社内 Fターム(参考) 3L110 AA02 AB00 AC01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 開閉可能な扉を有する冷凍空間内に、上
    部を高温に底部を低温に保ち、上部に開口部を有する容
    器と、 前記容器の開口部より間欠的に給水する給水系統とを備
    え、 前記給水系統は、室温より低温に保持された空間に設置
    された給水タンクと、給水管を通じて給水ノズルへ前記
    給水タンクから給水するポンプとを有し、 前記容器の開口部は蓋部材で覆われており、 前記給水ノズルの先端は、前記蓋部材を貫通して、前記
    容器の前記開口部へ臨出している製氷装置。
  2. 【請求項2】 前記蓋部材を加熱する手段がさらに設け
    られている請求項1記載の製氷装置。
  3. 【請求項3】 前記容器の底部の温度を検知する温度検
    知手段と、 前記容器の底部の温度が第一の所定温度より低い温度と
    なったときに給水を開始し、前記容器の底部の温度によ
    って、給水間隔や給水量を制御する制御手段とを更に備
    えた請求項1に記載の製氷装置。
  4. 【請求項4】 前記給水ノズルの先端は親水処理が施さ
    れている請求項1記載の製氷装置。
  5. 【請求項5】 前記扉の開閉を検知する扉開閉検知手段
    と、前記扉が開いている時間をカウントするタイマ手段
    と、前記扉開閉検知手段と前記タイマ手段からの信号を
    入力し、それらの信号に基づいて、所定時間給水間隔を
    変更する請求項1に記載の製氷装置。
  6. 【請求項6】 製氷開始手段が更に備えられている請求
    項1記載の製氷装置。
JP2002157039A 2002-05-30 2002-05-30 製氷装置 Withdrawn JP2003343951A (ja)

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US10/447,878 US6935124B2 (en) 2002-05-30 2003-05-29 Clear ice making apparatus, clear ice making method and refrigerator
EP03012435A EP1367345A3 (en) 2002-05-30 2003-05-30 Clear ice making apparatus, clear ice making method and refrigerator
CN03138144.8A CN1275013C (zh) 2002-05-30 2003-05-30 制作清澈冰块的设备、制作清澈冰块的方法和冰箱

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005061975A1 (ja) * 2003-12-24 2005-07-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 自動製氷装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005061975A1 (ja) * 2003-12-24 2005-07-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 自動製氷装置
US7201007B2 (en) 2003-12-24 2007-04-10 Matsushita Electric Industrial Co. Automatic ice making device

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